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化学实验室重金属废水的处理过程

发布时间:2009-12-17 10:30:23  中国污水处理工程网

 1、排放

排放是较为方便的处理方式。优点是操作简单,设备以及条件要求不高,故经济性较好。相应的缺点在于,虽然可以很大程度上减少污染,但无法完全消除。

以铬(VI)为例,前一部分已经说明淤泥处理重铬酸钾污染的可行性。据我们统计,浦口校区大一实验共计600人左右,使用后排放的洗液以及滴定剂共含有2~2.5千克重铬酸钾。按照实验结果的标准,8克泥土可以处理含约10~20毫克重铬酸钾的废水,一年的泥土需求量将在2~2.5吨(约1~2立方米)之间。为此,可以建设小规模的处理池,首先收集重铬酸钾废液,贮于池中,再投入足量的淤泥(由实验数据可见,为保证效果,且鉴于淤泥易于获得,应予过量投放)。加入适量硫酸酸化,再放置一定时间(由于一学年的废水可以同时处理,故处理时间十分充裕,可以在长期放置的情况下使之完全反应)。

基于另一实验事实,即处理效果与初始浓度正相关,铬浓度越高,相同质量的淤泥对其处理效果就相对越好。为此,我们在实际处理中可以不对废水进行如实验般的稀释,而可以采取多级处理的方案,逐步降低废水中铬浓度,以取得佳的效果。

关于使用硫酸可能造成成本过高的问题,我们认为,由于铬(VI)在酸性条件下方显强氧化性,故任何以化学处理(还原方式)为主的处理方法都有一定的耗酸量,所以这方面的成本是难以避免的。

另一相关问题在于此法实施以后产生的含铬泥土如何处理。此种泥土含有较多的铬。大部分铬(VI)已被还原,故毒性已大大降低,污泥的总量大概二至三吨。由于其为固体形态,量又不大,便于集中和运输,可以直接交由南京的专业污染物处理点进一步处理。

2、回收

以实验室现有的条件,较简便的金属回收方法是将金属离子以氢氧化物的形式沉淀分离。这就要求与上述淤泥处理完全不同的方法。

首先考察各种金属离子的排放形式:铬(重铬酸钾,硫酸铬);汞(氯化汞,氯化亚汞);铅(EDTA合铅(II));铜(EDTA合铜,硫酸铜),等等。其中,氯化汞和硫酸铬属于共同排放。

通过计算得知,每年实验中排放氯化汞(重铬酸钾法测铁)约0.5千克,排放铅离子(锡青铜中铅锡的测定)1~2千克,数量也相当可观。

总体的处理思路是,对于高价阴离子,先将其还原为低价阳离子;而对EDTA配离子则可先行置换。为此我们考虑以硫酸亚铁胺为还原剂——在大一上期的化学制备实验中,产生了大量的硫酸亚铁胺。由于纯度的原因用途十分有限。因此可以用来还原重铬酸钾。还原后的溶液中含有铁(III)及铬(III)离子。从它们氢氧化物的溶度积可以知道,铁(III)及铬(III)离子的沉淀条件分别是PH=3~4以及PH=8~9,因此可以使用廉价的石灰调整PH值,先将高铁沉淀分离(待作他用),再将铬(III)沉淀回收。

由此产生的氢氧化铁以盐酸溶解后,可以用于置换EDTA合铅、铜中的铅和铜。这里,EDTA合铁(III)的稳定常数是EDTA金属配合物里最高的,所以置换可以完成。

而且由于铁本身的毒性极小,几乎不造成污染,故EDTA合铁可以直接排放。而置换出的铅、铜同样以沉淀的形式回收。

至于硫酸铜、氯化汞、硫酸铬,都具备直接沉淀的条件,不再赘述。

回收的各种金属可以再度利用。

总的来说,沉淀回收法的原理较为简单,可操作性也很强,对污染的消除效果相当不错。成本虽然较排放法为高,但考虑到金属的回收再利用,以及消除环境污染的具体效果,这些支出还是可以接受的。

3、处理以外的一些要求

为达到降低以及消除污染的目的,首先必须将实验产生的各种金属离子尽量分类集中。这个工作比较繁。我们认为,可以在实验室建立一套相应的制度,例如:要求同学们在实验过程中自觉将各种废水分类集中,将工作量分摊,就成为一件易于办到的事。而与之对应的,需要实验室提供收集、贮存各种废水的容器和场所。每学期或者学年结束后,可以开展学生实践,由学生处理本学期或学年收集的废水,教学和实践、探索相结合。减少污染,保护环境,需要老师和同学共同努力。

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