電解金屬錳生產(chǎn)廢水處理技

1、電解金屬錳 生產(chǎn)過程中大部分廢水是電解液冷卻用水 , 可以直 接排放 , 真正意義上的廢水主要源于廢電解液、廢鈍 化液、酸解壓濾廢水以及水洗凈化廢水 , 排放量為 2 3 m3/ t 3 。1. 2 廢水特點電解錳廢水 pH 值低, 一般在 4.5左右, 呈酸性；廢水中含有Cr6+、Mn2+及NH3- N 等有害成分, 且懸浮物較多 , 色度大 , 對人體健康、作物生長具有 嚴(yán)重危害 , 必須通過綜合治理 , 達(dá)標(biāo)排放。電解錳工業(yè)廢水處理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀2. 1 絮凝沉淀法 電解金屬錳工業(yè)廢水能夠用絮凝沉淀法處理 , 主要是因為當(dāng)廢水中的 pH 達(dá)到一定值時 , 會產(chǎn)生 Mn( OH) 2 (

2、部分被氧化為 Mn( OH) 4) 膠體微粒, 膠 體由于帶電而在溶液中維持雙電層。膠體表面吸附 層與溶液之間存在 電位, 當(dāng) 電位越高 , 膠體越穩(wěn) 定 ; 膠體 電位越低 , 穩(wěn)定性越差。故降低膠體的 電位 , 能破壞其穩(wěn)定性而使之沉降。廢水添加混凝 劑后 , 會形成一系列的絡(luò)合物 , 這些絡(luò)合物能降低膠 體的 電位 , 使其脫穩(wěn)快速沉淀?；谝陨蠙C理 , 姚俊等人 5 研究了分別利用聚 合氯化物 , 聚合氯化物 - 硅酸鹽、聚合氯化物 - 鐵 鹽、聚合氯化物 - 有機高聚物、有機高聚物、聚合氯化物- 有機高聚物 - pH 調(diào)節(jié)劑等作為混凝劑處理電解錳廢水。研究結(jié)果表明,處理電解錳工業(yè)廢水

3、的最佳pH為9.5;在pH為9.5 時 , 聚合氯化物最 佳投加量為 35 mg / L; 最佳的混凝劑為聚合氯化物- 有機高聚物 - pH 調(diào)節(jié)劑 , 經(jīng)聚合氯化物 - 有機高 聚物- pH 調(diào)節(jié)劑處理的電解錳廢水 , Mn2+ 、Cr6+ 含 量都達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn) , 其中 Mn2+ 去除率為 99.76%。樊玉川 6 提出了石灰 - 堿式氯化鋁處理 電解錳的新方法 , 并通過試驗證明 pH 值控制在 8.5 10 的條件下可獲得較好的處理效果 , 最佳的堿式 氯化鋁的投加量為 50 mg/ L 。全流程試驗結(jié)果表 明, 廢水采用此方法處理后 , 錳由397 mg/ L 下降到 0.2 m

4、g/ L 。2. 2 鐵屑微電解法 鑄鐵鐵屑是純鐵和炭化鐵的合金 , 炭化鐵和雜 質(zhì)以極小的顆粒形式分散在鑄鐵中 , 當(dāng)鑄鐵屑浸沒 在廢水溶液中時 , 就構(gòu)成一個完整的微電池回路 , 形 成無數(shù)個腐蝕微電池 , 而在鑄鐵屑中加入惰性炭 （ 如 石墨、焦炭、活性炭、煤等 ） 顆粒時 , 鐵屑與炭顆粒接 觸, 則可形成大原電池 , 使得鑄鐵在受微電池腐蝕的 基礎(chǔ)上 , 又受到大原電池的腐蝕 , 就加速了鑄鐵屑的 腐蝕, 其電極反應(yīng)如下 7, 8陽極:Fe- 2e Fe2+E 0( Fe2+Fe) = 044( v)Fe2+- e Fe3+E0( FeFe2+) = 077( v)陰極:2H+ +

5、2e H2E 0(H+H2) = 000( v)當(dāng)有 O2 時:O2+ 4H+ + 4e 2H2O E 0( O2H2O) = 1.23( v) O2+ 2H2O+ 4e 4OH- E 0( O2 .OH- ) = 0 .40( v ) 由上述反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位 E 0 可知, 酸性充 氧條件下電極反應(yīng)的 E 0 最大 , 反應(yīng)進行得最快。 用鐵屑微電解法處理電解錳酸性廢水時 , 一方面廢 水中分散的膠體微粒、極性分子、細(xì)小污染物受微電 場的作用 , 向相反電荷的電極方向移動 , 聚集在電極 上 , 形成大顆粒而沉淀 ; 另一方面電極反應(yīng)不斷消耗 廢水中的H+ ,使得0H-濃度增高，當(dāng)達(dá)到一定

6、濃度 時, 廢水中的一些重金屬離子就會轉(zhuǎn)化為溶度極低 的金屬氫氧化物而沉淀 , 從而達(dá)到處理電解錳廢水 的目的。王永廣等人9研究了 pH值、HRT (水力停留時 間 ) 、曝氣時間及鐵炭比和鐵屑粒徑對微電解技術(shù)處 理工業(yè)廢水的影響。研究表明 , 一定的 pH 值范圍 內(nèi) , 廢水的微電解效果顯著。一般控制 pH 在偏酸 性的條件; 不同的廢水 HRT 差異較大, 短則10 20 min, 長則7 8 h; 鐵炭體積比一般為 ( 2 1) .1, 鐵 屑的粒徑為1 2 mm。喻旗等人10在實驗室研究的基礎(chǔ)上，成功地將微電解技 術(shù)用于湘西自治州 6家電解錳廠工業(yè)廢水的處理 , 運行中嚴(yán)格控制反應(yīng)

7、池的進水流量 , 確保反應(yīng)池中有足夠的鐵屑填料。實際運行中,進水pH值一般在5 6左右,可以不加酸。出水 pH 值接近中性 , 只需投加少量的Ca( OH) 2調(diào)至pH值為9即可收到滿意的效果。經(jīng) 湘西自治州環(huán)境檢測站對自治州 6 家采用該工藝處 理鈍化廢水的電解錳廠驗收監(jiān)測 , 結(jié)果表明 , 廢水處 理后的六價鉻、總鉻和 Mn 的去除率均高達(dá) 99%, 處理后的電解錳工業(yè)廢水達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。此 外, 歐陽玉祝等人 11 采用鐵屑微電解法對電解錳生 產(chǎn)廢水的處理進行了研究。結(jié)果表明 , 鐵屑用量 15%、廢水pH值4.0、反應(yīng)時間為120 min的條件 下,Cr6+ 、 Mn2+ 去除率均可

8、達(dá) 99.7% 以上 , 總鉻去 除率達(dá) 99.2% 。2. 3 . 液膜分離法 乳化液膜分離技術(shù)是一項高效、快速、節(jié)能的新 型分離技術(shù) , 具有工藝設(shè)備簡單、分離速度快、選擇 性高等優(yōu)點。近年來 , 該技術(shù)在重金屬分離得到廣 泛的應(yīng)用 , 其分離原理如下 : 當(dāng)含重金屬離子廢水與乳液接觸時金屬離子的 傳遞過程主要分兩步 , 其反應(yīng)方程為 12 : 萃取反應(yīng) : M+ B . MB 反萃取反應(yīng) : MB + A .MA+ B 通過傳質(zhì)原理可知 , 廢水中的金屬離子透過液 膜濃縮在膜內(nèi)相中 , 從而達(dá)到分離的目的。目前沒 有見到關(guān)于乳化液膜處理電解錳廢水的研究報道 , 但是液膜法已經(jīng)在處理濕法冶

9、鋅廢水 , 含鉻廢水和 含銅廢水中得到廣泛研究并在少數(shù)廢水處理中實現(xiàn) 工業(yè)化。湯兵等人13以DIPSA （ 3.5-二異丙基水 楊酸） 、TIBPS （ 三烷基硫化磷 ） 為載體, （ NH4） 2S 為 沉淀劑組成液膜體系 , 利用液膜內(nèi)相結(jié)晶技術(shù)處理 濕法煉鋅中氧化鋅酸性浸出液 , 鎘回收率達(dá) 98.1% , 從高鋅低鎘體系中較好地實現(xiàn)了鋅、鎘分 離 , 并在內(nèi)水相中直接得到鎘鹽產(chǎn)品。在濕法冶鋅 中, 浸出料液中含有銅、鎘等雜質(zhì) , 王向德等人 14 以DIPSA、T IBPS 、煤油、硫酸乳狀液膜體系去除浸出 液中銅雜質(zhì) , 結(jié)果表明 , 處理后的浸出液中銅離子濃 度低于0.5 mg/

10、L, 而鋅的損失率不到 0.5%, 可以 達(dá)到濕法冶鋅的工藝要求。近年來 , 姚淑華 15 等人采用span- 80- 煤油-NaOH液膜體系對含Cr6+ 廢水的處理進行了研究 , 討論了不同操作條件對Cr6+ 去除率的影響 , 得出了提取 Cr6+的最佳試驗條件：含3%的span- 80、3三辛胺的煤油為液膜,制乳時間取23 min, 提取時間25 min, 乳水比取1 10, 油內(nèi)比取 2 1, 控制適當(dāng)內(nèi)外相 pH 值, Cr6+ 去除率可達(dá) 98% 。3 結(jié)論 絮凝沉淀法和鐵屑微電解法處理電解錳工業(yè)廢 水的研究比較多 , 技術(shù)也比較成熟 , 并在工業(yè)上已經(jīng) 得到應(yīng)用。用液膜法處理電解錳

11、工業(yè)廢水的研究較 少 , 但是液膜法處理工業(yè)廢水能夠?qū)崿F(xiàn)資源回收和環(huán) 境保護雙重功效 , 具有投資省、效率高的特點 , 是一 項治理環(huán)境污染的新型技術(shù) , 具有廣闊的應(yīng)用前景。綜上所述 , 為了中國電解金屬錳工業(yè)可持續(xù)的發(fā)展 , 一定要避免廢水直接排放 , 以免破壞周圍環(huán)境, 影響人類健康。我們在利用已有成熟工藝處理 廢水的同時 , 要不斷研究更加經(jīng)濟、效果更好的電解 錳廢水處理方法及工藝 , 帶來更多的經(jīng)濟效益。參考文獻 : 1 姚俊 , 周方欽 , 麻明友 , 等 . 電解錳生產(chǎn)過程中的環(huán)境污染問題及對策的研究 J . 吉首大學(xué)學(xué)報 ( 自然科學(xué)版 ) , 1997, 18 ( 4) :6

12、0- 62. 2 譚柱中 . 發(fā)展中的中國電解金屬錳工業(yè) J . 中國錳業(yè) , 2003, 21( 4) : 1- 5. 3 曾赳雄 . 打造綠色錳業(yè)的新途徑 J . 中國錳業(yè) , 2005, 23( 1) : 41- 43. 4 譚柱中 , 梅光貴 , 李維健等 . 錳冶金學(xué) M . 長沙 : 中南大學(xué)出版社, 2004: 322- 324. 5 姚俊 , 田宗平 , 姚祖風(fēng)等 . 電解金屬錳廢水處理的研究 J . 中國錳業(yè) , 2000, 18( 3) : 25- 27. 6 樊玉川 . 含錳廢水處理研究 J . 湖南有色金屬 , 1995, 14( 3) : 36- 38. 7 張子間

13、. 微電解法在廢水處理中的研究及應(yīng)用 J . 工業(yè)安全與環(huán)保 , 2004, 30( 4) : 8- 10. 8 周培國 , 傅大放 . 微電解工藝研究進展 J . 環(huán)境污染治理技術(shù) 與設(shè)備 , 2001, 2( 4) : 18- 24. 9 王永廣 , 楊劍鋒 . 微電解技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的研究與應(yīng)用 J . 環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備 , 2002, 3( 4) : 69- 73. 10 喻旗 , 沈楊 , 張光輝 . 鐵 / 炭微電解床處理電解錳生產(chǎn)鈍化廢水 J . 中國錳業(yè) , 2002, 20( 1) : 25- 27. 11 歐陽玉祝 , 沈揚 , 李清平 . 鐵屑微電解法處理電解錳生產(chǎn)廢水 J . 吉首大學(xué)學(xué)報 ( 自然科學(xué)版 ) , 2002, 23( 2) : 35- 37. 12 潘碌亭 , 肖錦 . 乳狀液膜法處理含金屬離子廢水的研究現(xiàn)狀和進展 J . 上海環(huán)境科學(xué) , 2000, 19( 12) : 562- 564. 13 湯兵 , 簡