基于Cr(Ⅲ)回收的制革廢水及鉻泥處理技術(shù)研究.pdf

1、制革工業(yè)迅速發(fā)展、出口創(chuàng)匯的同時，含鉻廢水造成的環(huán)境污染，尤其是水環(huán)境污染日益加重。含鉻污泥是含鉻廢水處理過程中的必然產(chǎn)物，也帶來日益嚴重的環(huán)境問題。針對我國制革行業(yè)二級出水排放達標以及含鉻污泥處理處置難的現(xiàn)實問題，開發(fā)高效經(jīng)濟的除鉻工藝與回收技術(shù)迫在眉睫。
　　本文系統(tǒng)研究了磁性氧化石墨烯和磁性氧化石墨烯表面鉻離子印跡材料的制備、表征和實際應(yīng)用，以及含鉻污泥中鉻的浸出和深度回用技術(shù)等科學問題，闡明了氧化石墨烯基納米復合材料的合成

2、、吸附機制以及實際應(yīng)用過程中的影響因素和工藝優(yōu)化策略等問題，建立了含鉻污泥中鉻的深度資源化回用組合工藝，開發(fā)了高效經(jīng)濟的深度除鉻工藝及鉻資源化回用途徑，為皮革行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展以及進一步拓寬氧化石墨烯產(chǎn)品和分子印跡技術(shù)的應(yīng)用范圍奠定了理論基礎(chǔ)。
　　通過共價法成功制備了核–殼磁性氧化石墨烯（Fe3O4@SiO2–GO）。以Fe3O4磁性微球為內(nèi)核，SiO2為外殼的磁性微球（Fe3O4@SiO2）成功的嫁接在氧化石墨烯表面，負載率為5

3、4.45 wt％左右。吸附性能研究表明，pH6.0左右時， Fe3O4@SiO2–GO對Cr(III)有較強的富集能力；動態(tài)吸附過程為膜擴散和顆粒內(nèi)擴散聯(lián)合控制的化學過程；等溫吸附過程符合Freundlich吸附等溫模型，即不均勻表面的吸附過程，飽和吸附量為4.7 mg/g；靜電吸附和離子交換過程是Fe3O4@SiO2–GO去除Cr(III)的兩種主要機制。
　　以磁性氧化石墨烯為載體，通過表面離子印跡技術(shù)成功制備了磁性氧化石墨烯

4、基表面Cr(III)離子印跡材料（Fe3O4@SiO2–GO–IIP）。吸附性能研究表明，其動態(tài)吸附過程屬于顆粒內(nèi)擴散控制的化學過程，等溫吸附過程符合Langmuir吸附等溫模型，即單分子層吸附，飽和吸附量為0.25 mg/g；Fe3O4@SiO2–GO–IIP對目標離子具有較強的識別能力，對Cr(III)的吸附選擇性是非印跡材料的兩倍多；多離子干擾下Fe3O4@SiO2–GO–IIP仍然具有很好的重復利用性和穩(wěn)定性。4 mL0.1 m

5、ol/L HCl連續(xù)5次洗脫即可實現(xiàn)吸附體的完全洗脫。
　　考察了蛋白質(zhì)、油類（以甘油計）、碳水化合物以及無機鹽等4類污染因素對Fe3O4@SiO2–GO–IIP除鉻效率的影響。結(jié)果表明，蛋白質(zhì)的存在有利于去除效率的增加，油類、無機鹽以及碳水化合物對鉻的去除效果有抑制，影響程度的順序為：蛋白質(zhì)>油類>無機鹽>碳水化合物。隨著各污染物負荷的增大，鉻的去除效率均呈降低趨勢；甘油濃度≤60 mg/L、無機鹽濃度≤80 mg/L以及碳水化

6、合物≤750 mg/L可保證Fe3O4@SiO2–GO–IIP對Cr(III)的吸附效果。制革廢水二級處理出水中的油類、碳水化合物和無機鹽濃度均未達到顯著影響離子印跡材料Fe3O4@SiO2–GO–IIP吸附性能的程度。
　　二級出水Fe3O4@SiO2–GO–IIP處理結(jié)果表明，在Fe3O4@SiO2–GO–IIP投加量達到4 g/L、接觸時間為2 h的條件下，鉻的去除率達90%以上，出水鉻含量低于0.3 mg/L，達到了GB3

7、0486–2013排放標準。Fe3O4@SiO2–GO–IIP吸附飽和后，可采用4 mL0.1 mol/L的HCl洗脫再生，F(xiàn)e3O4@SiO2–GO–IIP的吸附性能在6次重復利用實驗中基本沒有發(fā)生變化，說明印跡材料具有較好的重復利用性。
　　含鉻污泥資源化回用試驗表明，含鉻污泥酸浸最佳條件為：濕泥為浸出基質(zhì)，4% H2SO4為浸出酸，含鉻污泥投加量為23.55 g/L，接觸時間為60 min和溫度為30℃。浸出率可達20.86

8、 mg/g，鉻回收率達91.8%。酸浸水的離子交換實驗結(jié)果表明，最佳吸附劑濃度為6 g/L，吸附效率達80%，以10%的硫酸作為解析劑，洗脫效率達95%以上，可實現(xiàn)IRN77樹脂的重復利用。2.5%次氯酸鈉的預處理能有效提高樹脂對酸浸水的吸附效率和連續(xù)吸附–解吸附性能，使樹脂保持了較好的重復利用性和穩(wěn)定性能。動態(tài)吸附過程屬于膜擴散控制的化學過程，等溫吸附過程符合Langmuir吸附等溫線模型，吸附機制屬于吸熱的、熵驅(qū)動的離子交換。