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文檔簡介
1、在制革行業(yè)中,含鉻廢水主要來源于鞣制部分,對(duì)于該部分廢水,常采用化學(xué)沉淀法來回收利用廢水中的鉻。加堿沉淀后,能夠去除廢水中98%的鉻,但剩余廢水中仍含有少量的鉻,使得出水很難達(dá)標(biāo)。因此,對(duì)于加堿沉淀后的低濃度含鉻廢水,需要進(jìn)一步處理,才能達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)(Cr(Ⅵ)<0.1mg/L,總鉻<1.5mg/L)。
對(duì)于低濃度含鉻廢水,常用的處理方法有離子交換法、膜分離法、吸附法等,但這類方法因成本較高,較難在我國大多數(shù)企業(yè)中推廣
2、并應(yīng)用。近年來,許多學(xué)者用各種廉價(jià)的材料來作為吸附劑處理廢水中的重金屬離子,并取得了一定的效果。鋯、鋁鞣制或多金屬結(jié)合鞣制是近年來替代鉻鞣、賦予成品革的特有屬性的一類鞣制工藝,目前已經(jīng)逐漸在企業(yè)中得到應(yīng)用。該部分廢水在經(jīng)過沉淀處理過程后產(chǎn)生的廢棄物主要成分為各種金屬的氫氧化物。
本課題以非鉻鞣廢水中的廢棄物為目標(biāo),針對(duì)加堿沉淀處理后的低濃度鉻鞣廢水,利用非鉻鞣廢水沉淀物將其進(jìn)行改性或直接作為吸附劑處理低濃度含鉻廢水,研究其
3、對(duì)Cr3+的吸附性能。制備的吸附材料主要為Zr(OH)4、Al(OH)3、ZrO2、Al2O3-TiO2以及實(shí)際鞣制廢水沉淀物,分別用上述幾種材料作為吸附劑,以Cr3+作為目標(biāo)污染物,通過對(duì)吸附劑的表征和吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果,研究上述材料對(duì)Cr3+的吸附特性,得出如下結(jié)果。
(1)Zr(OH)4和ZrO2對(duì)Cr3+的吸附
制備的材料Zr(OH)4的XRD分析表明,500℃燒結(jié)3h后可以完全轉(zhuǎn)變成ZrO2。
4、 Zr(OH)4和ZrO2對(duì)Cr3+的吸附量隨著溫度的升高而增大,吸附過程均符合Freundlich等溫吸附模型;25℃,在實(shí)驗(yàn)條件下,Zr(OH)4和ZrO2對(duì)Cr3+的吸附量分別可達(dá)81.30mg/g和126.7mg/g,在吸附60min左右基本達(dá)到吸附平衡,吸附動(dòng)力學(xué)可以利用二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行擬合;Na+、Ca2+在吸附過程中與Cr3+產(chǎn)生競爭作用而降低Cr3+的吸附效率;在pH<4.0時(shí),Cr3+的去除主要為吸附作用,當(dāng)pH>
5、4.0時(shí),Cr3+的去除為沉淀和吸附的混合過程。材料吸附Cr3+前后的SEM-EDS分析表明,吸附劑表面的OH等陰離子基團(tuán)在吸附過程中發(fā)揮主要作用。
(2)Al(OH)3對(duì)溶液中Cr3+的吸附
25℃,在實(shí)驗(yàn)Cr3+濃度范圍內(nèi),Cr3+的最大吸附量為49.29mg/g,并且吸附量隨著溶液濃度的升高而增大,吸附屬于多層吸附,吸附動(dòng)力學(xué)可用二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程擬合。吸附過程容易受到pH的影響,在pH=7-8時(shí),Cr3+
6、的去除率較高;鹽離子Na+、Ca+對(duì)Cr3+的吸附過程存在不同程度的競爭抑制作用,且Ca2+的抑制作用要強(qiáng)于Na+;去除實(shí)際鉻鞣廢液中的Cr3+時(shí),在使用相同吸附劑用量處理相同濃度的Cr3+溶液時(shí),Cr3+的去除率偏低,其原因是實(shí)際鉻鞣廢水的成分復(fù)雜,其中的雜質(zhì)成分會(huì)與Cr3+產(chǎn)生競爭吸附。
(3)Al2O3-TiO2對(duì)溶液中Cr3+的吸附
合成的三種Al2O3-TiO2、Al2O3-ZrO2、ZrO2-Ti
7、O2吸附劑中,Al2O3-TiO2對(duì)Cr3+的吸附效率較高,且在pH=6-10時(shí),Al2O3-TiO2對(duì)Cr3+具有比較穩(wěn)定的吸附去除效率。溶液中Na+對(duì)Cr3+的吸附過程有一定的的抑制作用,Ca+的存在則會(huì)促進(jìn)Al2O3-TiO2對(duì)Cr3+的吸附。用H2SO4溶液對(duì)已吸附了Cr3+的吸附劑進(jìn)行脫附,脫附再生三次后,Al2O3-TiO2對(duì)Cr3+仍具有較高的吸附能力。
(4)實(shí)際鞣制廢水沉淀物對(duì)溶液中Cr3+的吸附
8、 實(shí)際鞣制廢水沉淀物的XPS、XRD及FTIR分析表明,沉淀物主要由Al(OH)3,Al2O3,ZrO2和一些有機(jī)物組成,燒結(jié)后變?yōu)锳l2O3,ZrO2和有機(jī)物。
沉淀物燒結(jié)前后對(duì)Cr3+均具有一定的吸附效果,燒結(jié)后的沉淀物對(duì)Cr3+的吸附量略有降低,對(duì)Cr3+的吸附為吸熱反應(yīng)。Cr3+吸附過程可以用Langmuir方程和二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行很好的擬合。隨著pH值的升高,Cr3+的去除率逐漸增高,當(dāng)pH=7.0時(shí)達(dá)到最
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