用钡盐法处理热镀铝锌含六价铬耐指纹废液研究

中国科技博览 / 2018年10月02日 17:14

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陆伟星+吴小红+李玉娇+王蓓

[摘 要]采用钡盐法处理热镀铝锌含六价铬耐指纹废液,研究了反应pH值、钡盐加入量,六价铬浓度等因素对于去除六价铬的影响。结果表明,反应pH值为8~10时,钡盐加入量略高于生成磷酸钡与铬酸钡之和的化学计量比时,六价铬去除率可以达到99%以上,六价铬浓度提高对于去除率影响不大,处理后可以达到排放要求。

[关键词]耐指纹废液;六价铬;钡盐

中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)05-0057-02

引言

镀铝锌板耐蚀性显著强于镀锌板[1],在建筑领域应用广泛。为进一步提升其耐蚀性,并通过耐指纹处理改善加工性能以及涂装性能,一般表面采用耐指纹处理,因无铬耐指纹与含铬耐指纹膜在耐蚀性上仍有差距,建筑用镀铝锌板表面一般做含铬耐指纹处理。

在生产含铬耐指纹产品时,使用的耐指纹液中除含有六价铬,锆,钛等元素外,还含有表面活性剂,树脂等大量有机物,产线在生产不同后处理产品时,需要排放辊涂托盘中耐指纹液,并对托盘进行清洗。废液和清洗液均含有六价铬和大量有机物,由于六价铬对于人体和环境具有显著的危害[2],为实现耐指纹废液无害化,首先必须去除废液中六价铬。

废液六价铬处理方法通常采用还原中和法,常用还原剂包括亚铁,亚硫酸盐等[3][4][5],为保证较高的处理速度和效率,还原中和法通常在酸性或者近中性下实现。在应用中发现,当调节至pH6,5以下时,耐指纹液发生破乳化,并凝聚成一块,无法继续处理。钡盐法在含六价铬工业废水处理方面已有应用[6][7],但在耐指纹废液处理方面还未见报道。

本文采用钡盐法处理热镀铝锌含六价铬耐指纹废液,通过在耐指纹废液中加入一定量钡盐,使六价铬生成铬酸钡沉淀,考察了各有关工艺参数对于处理效果的影响,结果表明,钡盐加入量略高于生成磷酸钡与铬酸钡之和的化学计量比时,六价铬去除率可以达到99%以上。

1 试验

1.1 仪器与试剂

Thermo Scientific iCAP7400 等离子体发射光谱仪,DIONEX ICS2000离子色谱仪,Perkin Elmer Lambda45紫外可见分光光度计,Mettler Toledo Seveneasy 酸度计,FA2004电子天平等。

氯化钡,盐酸,氢氧化钠均为分析纯,水为去离子水

1.2 含铬耐指纹废液成分

废液中成分不仅包括含铬耐指纹液,同时也包括镀铝锌所使用的无铬耐指纹液,其组成是几种耐指纹处理液以及冲洗用水的混合。成分见表1:

其中固含量采用重量法测定;pH值用pH计测定;Zr,Si,P,Cr采用ICP发射光谱法测定;F采用离子色谱法测定;Cr(VI)采用二苯碳酰二肼光度法测定。

检测结果表明,耐指纹废液的组成以有机树脂为主,另含有一定量的硅酸盐,锆酸盐,氟化物等,废液中既含有六价铬,也含有三价铬,其中六价铬含量在120ppm左右,另外检测表明,含铬耐指纹原液中六价铬含量约为800ppm。

1.3 实验原理

六价铬在溶液中有两种主要形式,即CrO42-和CrO72-,在酸性介质中,六价铬主要以Cr2O72-存在,在碱性介质中,六价铬主要以CrO42-存在,其中重铬酸盐多数可溶于水,而有相当种类的铬酸盐不溶于水,其中25℃下铬酸钡Ksp=1.2×10-10,因而在碱性条件下,可以在含有六价铬的废液中加入钡盐,通过沉淀去除溶液中的六价铬。由于钡的盐类也有一定毒性,因硫酸钡Ksp=1.1×10-10,反应结束后可以在溶液中加入少量硫酸钠,形成硫酸钡以消除钡盐的毒性。

钡的其他一些盐类也难溶于水,如25℃下BaCO3的Ksp=5.1×10-9,BaF2为1×10-6,Ba3(PO4)2为3.4×10-23;通常钝化废液中并不含有碳酸盐,但含有相当数量的氟化物和磷酸盐,但BaF2的溶度积相对较高,磷酸钡的溶度积较低,可以看出,钝化液中存在的磷酸根离子对于六价铬的沉淀存在显著影响。

1.4 实验方法

用盐酸和氢氧化钠调节耐指纹废液的pH值,加入氯化钡溶液,搅拌反应,最后将溶液离心分离,采用二苯碳酰二肼光度法测定溶液中六价铬的含量。

2 结果与讨论

2.1 pH值对于六价铬回收率的影响

按照实验方法操作,设置耐指纹废液中六价铬含量为120mg/L。氯化钡加入量为六价铬和磷酸盐之和计量比的1.2倍,研究了pH值對于耐指纹废液中六价铬回收率的影响,结果见表2:

从检测结果可知,耐指纹废液pH值在8~9时,回收率最高而溶液中六价铬含量最低,pH值低于8时,回收率随pH值降低而下降;pH值大于9时,回收率随pH值升高而略有下降。

不同种类的钝化液pH值一般在7~12之间,故钝化废液pH值并不稳定,为获得较高的回收率,在处理前需要将pH值控制在pH9-10的水平。

2.2 耐指纹废液中六价铬含量对于回收率的影响

于耐指纹废液中,加入含铬耐指纹原液,以此增加溶液中六价铬的含量,按照试验方法操作,设置氯化钡加入量为六价铬和磷酸盐之和计量比的1.2倍,pH值为9.5,研究了耐指纹废液中六价铬含量对于六价铬回收率的影响,结果见表3:

可见各种方法的处理效率均大于99%,但耐指纹废液中六价铬含量较高时,处理后溶液六价铬含量也较高。

2.3 化学计量比对于六价铬回收率的影响

于含有120mg/L六价铬,以及430mg/L磷的耐指纹废液,按照试验方法操作,设置pH值为9.5,加入不同数量的氯化钡,以反应生成的磷酸钡和铬酸钡作为目标,研究化学计量比对于六价铬回收率的影响,结果见表4:

当计量比为0.5:1时,磷含量下降显著,但六价铬含量只有少量下降,可见相对于铬酸钡,磷酸钡优先沉淀,计量比达到1.1:1时,六价铬回收率可以达到99.7,进一步提升计量比,回收率未见显著提升。

3 结论

(1)钡盐法对于含铬耐指纹废液中的六价铬有较好的去除效果,按实验方法处理,除去率在99%以上。

(2)耐指纹废液pH值在9~10时,处理效果最为理想,pH偏高或者偏低,回收率都有所下降,可通过调节pH值获得较高的回收率。

(3)由于磷酸钡优先形成沉淀,处理耐指纹废液,计算计量比时要考虑六价铬和磷酸盐的合量,当计量比达到1.1:1时即可达到较高的回收率。

参考文献

[1] Humanyun A. The basics of 55 % Al-Zn Coated Sheet's Legendary Performance.In National Conference on Coil Coating and Continuous Sheet Galvanizing.New Delhi:1997.

[2] 朱建华,王莉莉.不同价态铬的毒性及其对人体影响[J]].环境与开发,1997,12(3):46-48.

[3] 王友玲,李小叶,2种不同还原剂对实验室废水中六价铬去除效果研究[J].现代农业科技,2016,(11):233~235.

[4] 梁金利等.还原法修复六价铬污染土壤的研究[J].环境科学与管理,2013,(3):80-84.

[5] 刘永,徐新华,江栋.L-抗坏血酸还原降解六价铬的影响因素[J].环境科学研究,2008,21(4):25-28.

[6] 袁诗璞.重议含六价铬废水的钡盐法处理[J].涂装与电镀,2011,(2):40-43.

[7] 丁建础.用钡渣处理含铬(Ⅵ)废水[J].化工环保,2005,25(3):225-227.

作者简介

陆伟星(1972—),男,江苏无锡人,工程师,主要研究方向为材料表面处理。endprint

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