微波輻射處理電鍍廢水試驗(yàn)研究

摘要：[目的]探討采用微波輻射技術(shù)處理電鍍廢水的效果。[方法]以顆粒活性炭為催化劑,以電鍍廢水為處理對(duì)象,將家用微波爐(LG,700W)改裝為試驗(yàn)裝置,并使其能進(jìn)行回流試驗(yàn),建立了微波輻射處理工藝,根據(jù)CODCr、氰化物和銅等指標(biāo)分析評(píng)價(jià)其處理效果, 并通過(guò)建立線性回歸方程,研究微波輻射時(shí)間與處理效果的關(guān)系。[結(jié)果]微波輻射技術(shù)對(duì)電鍍廢水中的CODCr、氰化物以及重金屬銅 的處理效果顯著,對(duì)CODCr、氰化物、重金屬銅的最高去除率分別達(dá)到78.0%、99.9%和87.0%,對(duì)CODCr和氰化物的最佳處理時(shí)間分別 為140和120 s。微波輻射時(shí)間與CODCr濃度和氰化物濃度呈線性相關(guān),與重金屬銅的濃度呈指數(shù)相關(guān)。[結(jié)論]用微波輻射技術(shù)處理 電鍍廢水工藝簡(jiǎn)單、操作便捷,具有可行性。

關(guān)鍵詞：微波輻射;活性炭;電鍍廢水

電鍍廢水中污染物種類多、毒性大、危害嚴(yán)重,一般含有 CN-、Cr6+、Cu2+、Ni+等重金屬及有毒類污染物,傳統(tǒng)工藝需要分類收集,進(jìn)行預(yù)處理后再進(jìn)行混合混凝化學(xué)處理,廢水 處理結(jié)果與前期分類收集密切相關(guān)。由于電鍍企業(yè)對(duì)鍍件 進(jìn)行除油、除銹、除臘后,排放的廢水中含有大量的表面活性 劑、光亮劑、油類、重金屬以及高含油氰化物,CODCr的排放值 遠(yuǎn)高于國(guó)家1級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)方法在處理電鍍廢水時(shí),存 在工藝流程復(fù)雜、占地面積大、廢水反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、投資運(yùn)行成 本高、運(yùn)行管理復(fù)雜(廢水的分類)等難題。

微波對(duì)流體中物質(zhì)進(jìn)行選擇性加熱時(shí),不僅對(duì)吸波物質(zhì) 有低溫催化作用[1],能夠加速流體中固、液分離,而且還具有 低溫殺菌、均勻加熱、迅速升溫、快速穿透等功能,達(dá)到去污、 除濁、殺菌的效果,不產(chǎn)生二次污染[2-3]。微波能的化學(xué)作 用機(jī)理是能夠極化水分子及有機(jī)化合物分子,使有機(jī)化合物 與添加劑之間形成過(guò)渡態(tài)產(chǎn)物,降低氧化和分解有害有機(jī)化 合物所需要的活化能,使反應(yīng)加速進(jìn)行。其物理作用機(jī)理為 微波能夠加熱和極化水及污染物分子,提高氧化和分解有害 有機(jī)化合物所需要的反應(yīng)條件,達(dá)到反應(yīng)所需要的活化能[4]。

筆者以顆粒活性炭為催化劑,以電鍍廢水為處理對(duì)象, 建立了微波輻射處理工藝,并根據(jù)CODCr、氰化物、銅等指標(biāo) 分析評(píng)價(jià)其處理效果。

1　材料與方法

1.1　試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)裝置為改裝的家用微波爐(LG, 70 W),使其能進(jìn)行回流試驗(yàn)。試驗(yàn)裝置如圖1所示。

1.2　主要試驗(yàn)儀器

721型分光光度計(jì);LG微波爐;GS101 型電熱鼓風(fēng)干燥箱。

1.3　主要試劑及污水

12~18目活化后的活性炭;電鍍廢 水主要成分見(jiàn)表1。

1.4　試驗(yàn)方法

利用分光光度計(jì)進(jìn)行銅離子標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。取12~18目活化后的活性炭3 g置于250ml錐形瓶中, 加入100ml電鍍廢水,微波輻射一定時(shí)間后,冷卻至室溫,取上清液30 m,l立即在波長(zhǎng)510 nm處測(cè)定吸光度,并進(jìn)行 CODCr和氰化物的測(cè)定。

2　結(jié)果與分析

2.1　不同微波輻射時(shí)間對(duì)CODCr的處理效果

由圖2可以看出,不同的微波輻射時(shí)間對(duì)電鍍廢水的處理有明顯的效 果,隨著時(shí)間的增加,其去除率逐漸增加,在140 s時(shí)CODCr 濃度值降低到最低點(diǎn),隨后下降趨勢(shì)不明顯。其去除率最大 可以達(dá)到78.0%。對(duì)曲線進(jìn)行一次方程模擬,結(jié)果為:

y=-0.937x+174.300　R2=0.926

式中,y為CODCr濃度;x為微波輻射時(shí)間。 由上式可以看出,CODCr的去除效果與微波輻射時(shí)間呈線性關(guān)系。

2.2　不同微波輻射時(shí)間對(duì)氰化物的處理效果

由圖3可以看出,微波輻射可以很好地降低電鍍廢水中氰化物的危害, 氰化物最高去除率可達(dá)99.9%。在處理時(shí)間為120 s時(shí)達(dá)到最好,之后趨于穩(wěn)定。對(duì)其進(jìn)行線性回歸,方程式為:

y=-0.069x+10.660　R2=0.949

式中,y為氰化物濃度; x為微波輻射時(shí)間。 由上式可以看出,氰化物的去除率與微波輻射時(shí)間呈線性相關(guān)。

2.3　不同微波輻射時(shí)間對(duì)重金屬銅的去除效果

由圖4可 見(jiàn),微波處理對(duì)重金屬銅的去除效果也非常明顯,最大去除率可達(dá)87.0%。對(duì)其進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬,方程為:

y= 16.56 e-0.01x　R2= 0.961

式中,y為銅離子濃度; x為微波輻射時(shí)間。

由上式可以看出,電鍍廢水中重金屬銅的濃度隨微波輻射時(shí)間的增加呈指數(shù)降低。
 
3　小結(jié)與討論

(1)在一定功率的微波處理下,隨微波處理時(shí)間的延長(zhǎng), 對(duì)電鍍廢水中CODCr、氰化物以及重金屬銅的處理效果 顯著。

(2)微波處理電鍍廢水工藝簡(jiǎn)單,操作便捷。

(3)用微波方法處理電鍍廢水是可行的,隨著微波技術(shù) 開(kāi)發(fā)研究的進(jìn)一步深入,微波作為一種新的方法應(yīng)用于工程 實(shí)踐中,將會(huì)給社會(huì)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì) 效益。

(4)微波處理電鍍廢水的最佳功率以及新催化劑的開(kāi)發(fā) 等有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

[1]劉曉,趙秀蘭,陳玉成.微波-活性炭去除垃圾滲濾液中CODCr的研究 [J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2007,35(4):1096-1097.

[2]李少鵬,郭瑞,宮長(zhǎng)榮,等.微波技術(shù)在煙草生產(chǎn)和品質(zhì)分析中的應(yīng)用 [J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2005,33(9):1700-1702·

[3]金欽漢.微波化學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2001·

[4] SALVADOR R, CASAL B,YATESM, et alMicrowave decomposition of achlorinatepesticide supported on modified sepiolites [J].Applied Clay Science, 2002, 22:103-113·來(lái)源：中國(guó)電鍍助劑網(wǎng) 作者: 周亞紅,付曉剛,李鐸