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化學實驗室重金屬廢水的處理過程

發布時間:2009-12-17 10:30:23  中國污水處理工程網

 1、排放

排放是較為方便的處理方式。優點是操作簡單,設備以及條件要求不高,故經濟性較好。相應的缺點在于,雖然可以很大程度上減少污染,但無法完全消除。

以鉻(VI)為例,前一部分已經說明淤泥處理重鉻酸鉀污染的可行性。據我們統計,浦口校區大一實驗共計600人左右,使用后排放的洗液以及滴定劑共含有2~2.5千克重鉻酸鉀。按照實驗結果的標準,8克泥土可以處理含約10~20毫克重鉻酸鉀的廢水,一年的泥土需求量將在2~2.5噸(約1~2立方米)之間。為此,可以建設小規模的處理池,首先收集重鉻酸鉀廢液,貯于池中,再投入足量的淤泥(由實驗數據可見,為保證效果,且鑒于淤泥易于獲得,應予過量投放)。加入適量硫酸酸化,再放置一定時間(由于一學年的廢水可以同時處理,故處理時間十分充裕,可以在長期放置的情況下使之完全反應)。

基于另一實驗事實,即處理效果與初始濃度正相關,鉻濃度越高,相同質量的淤泥對其處理效果就相對越好。為此,我們在實際處理中可以不對廢水進行如實驗般的稀釋,而可以采取多級處理的方案,逐步降低廢水中鉻濃度,以取得佳的效果。

關于使用硫酸可能造成成本過高的問題,我們認為,由于鉻(VI)在酸性條件下方顯強氧化性,故任何以化學處理(還原方式)為主的處理方法都有一定的耗酸量,所以這方面的成本是難以避免的。

另一相關問題在于此法實施以后產生的含鉻泥土如何處理。此種泥土含有較多的鉻。大部分鉻(VI)已被還原,故毒性已大大降低,污泥的總量大概二至三噸。由于其為固體形態,量又不大,便于集中和運輸,可以直接交由南京的專業污染物處理點進一步處理。

2、回收

以實驗室現有的條件,較簡便的金屬回收方法是將金屬離子以氫氧化物的形式沉淀分離。這就要求與上述淤泥處理完全不同的方法。

首先考察各種金屬離子的排放形式:鉻(重鉻酸鉀,硫酸鉻);汞(氯化汞,氯化亞汞);鉛(EDTA合鉛(II));銅(EDTA合銅,硫酸銅),等等。其中,氯化汞和硫酸鉻屬于共同排放。

通過計算得知,每年實驗中排放氯化汞(重鉻酸鉀法測鐵)約0.5千克,排放鉛離子(錫青銅中鉛錫的測定)1~2千克,數量也相當可觀。

總體的處理思路是,對于高價陰離子,先將其還原為低價陽離子;而對EDTA配離子則可先行置換。為此我們考慮以硫酸亞鐵胺為還原劑——在大一上期的化學制備實驗中,產生了大量的硫酸亞鐵胺。由于純度的原因用途十分有限。因此可以用來還原重鉻酸鉀。還原后的溶液中含有鐵(III)及鉻(III)離子。從它們氫氧化物的溶度積可以知道,鐵(III)及鉻(III)離子的沉淀條件分別是PH=3~4以及PH=8~9,因此可以使用廉價的石灰調整PH值,先將高鐵沉淀分離(待作他用),再將鉻(III)沉淀回收。

由此產生的氫氧化鐵以鹽酸溶解后,可以用于置換EDTA合鉛、銅中的鉛和銅。這里,EDTA合鐵(III)的穩定常數是EDTA金屬配合物里最高的,所以置換可以完成。

而且由于鐵本身的毒性極小,幾乎不造成污染,故EDTA合鐵可以直接排放。而置換出的鉛、銅同樣以沉淀的形式回收。

至于硫酸銅、氯化汞、硫酸鉻,都具備直接沉淀的條件,不再贅述。

回收的各種金屬可以再度利用。

總的來說,沉淀回收法的原理較為簡單,可操作性也很強,對污染的消除效果相當不錯。成本雖然較排放法為高,但考慮到金屬的回收再利用,以及消除環境污染的具體效果,這些支出還是可以接受的。

3、處理以外的一些要求

為達到降低以及消除污染的目的,首先必須將實驗產生的各種金屬離子盡量分類集中。這個工作比較繁。我們認為,可以在實驗室建立一套相應的制度,例如:要求同學們在實驗過程中自覺將各種廢水分類集中,將工作量分攤,就成為一件易于辦到的事。而與之對應的,需要實驗室提供收集、貯存各種廢水的容器和場所。每學期或者學年結束后,可以開展學生實踐,由學生處理本學期或學年收集的廢水,教學和實踐、探索相結合。減少污染,保護環境,需要老師和同學共同努力。

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