一种同时处理六价铬废水和有机染料废水的方法技术

本发明专利技术公开了一种同时处理六价铬废水和有机染料废水的方法。本发明专利技术在有机染料废水中加入亚硫酸盐与六价铬废水，调节pH值至3～7，搅拌或曝气至有机染料脱色或六价铬还原完全。该反应中，六价铬与亚硫酸形成的配合物发生分子内部电子转移，导致六价铬还原为三价铬，并同时产生硫酸自由基和羟基自由基使得共存的染料发生氧化性脱色。该方法使用的亚硫酸盐浓度为染料浓度的1.9～35.0倍，六价铬的浓度为染料的0.5～7.9倍，pH值3～7。本发明专利技术在染料脱色的同时将六价铬还原为毒性较低的三价铬，无需额外投加其他催化剂或氧化剂，操作简便，快速高效。因此，具有十分广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环保
，特别涉及一种基于硫氧自由基的有机染料脱色与重金 属六价铬离子还原同时处理方法。
技术介绍
水污染一直是经济发展与环境保护工作共同面对的问题与矛盾，随着工业的发展 与科技水平的提高，水体中污染物的种类越来越多、浓度越来越高，将严重威胁环境质量与 人类健康。因此去除水体污染物有着重大的理论和实际意义，尤其是同时去除多种污染物， 这对污水处理技术提出了更高的要求。本专利技术针对典型的印染废水与电镀铬废水提出了一 种可行的同时处理技术，在一定程度上可达到"以废治废"的目的。 印染工业用水量大，每印染加工1吨纺织品耗水100~200吨，其中80~90%成 为废水排出。据不完全统计，我国印染废水每天排放量为300~400万m3。印染废水水量 大、成分复杂、色度高、化学稳定性强、处理难度大。印染废水的处理方法主要有：物理法、化 学法、生物法。物理法主要是利用活性炭、粘土等多孔介质的粉末、颗粒、滤床与废水接触吸 附其中的污染物。化学法有利用铝盐铁盐进行混凝沉淀，利用臭氧等氧化剂进行氧化，利用 电解工艺进行脱色等。生物法是利用微生物的好氧或厌氧代谢作用，将废水中的有机污染 物作为营养源，对其不断吸附、絮凝、氧化、分解。目前，印染废水大多采用生物-物理处理 方法，能达到基本排放要求，但脱色率较低。 电镀废水的水质复杂，成分不易控制，除了含有氰化物及酸碱，更含有大量的重金 属离子，如铬、镉、镍、铜、锌、金、银等。含铬废水即是主要的电镀废水之一。六价铬具有强毒 性，是国际抗癌研宄中心和美国毒理学组织公布的致癌物，具有明显的致癌作用，六价铬化 合物在自然界不能被微生物分解，且渗透迀移性较强，对人体有强烈的致敏作用。因此，对 含铬电镀废水的妥善处理，是电镀行业中一个必须解决的环境问题。目前，对于含铬电镀废 水的处理方法分为化学还原法、生物法、电解法、吸附法、萃取法、膜分离法、离子交换法等， 主要是化学还原法和生物法。化学还原法首先用还原剂将六价铬还原为三价，再加絮凝剂 将三价铬絮凝沉淀，以实现固液分离，该法设备简单、成本小、处理量大，但要防止沉淀污泥 造成的二次污染。生物处理法，包括生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法和植物修复法。 近年来出现的高级氧化技术（A0P)，不仅能用于印染废水处理，提高脱色率、直接 去除或降解难降解污染物，也可以用于电镀废水处理，氧化氰化物、再利用其中高价重金属 离子。高级氧化技术与常规氧化技术的区别在于，它的氧化剂是各种氧化性能更高的自由 基，这些自由基可以与有机物发生取代、亲电加成、电子转移、开环、断键等反应，使其氧化 降解成低毒低害易生物降解的产物。 传统的高级氧化技术主要基于羟基自由基（H0 '），后来发现硫酸自由基（S04 ' 0也 可用于高级氧化技术，它具有氧化电位高，氧化性强，稳定时间比H0'长，适用pH范围广等 特点。目前，硫酸自由基（S04主要是由过硫酸盐或过氧单硫酸盐发生反应而生成的，需 要氧化剂与催化剂的比例较大，因而又有以铁催化亚硫酸盐产生硫酸自由基的工艺。 在此背景上，我们提出了在酸性环境中，一种基于硫氧自由基的染料脱色与重金 属六价铬离子还原同时处理的技术。六价铬与亚硫酸形成的配合物发生分子内部电子转 移，导致六价铬还原为三价铬，并同时产生硫酸自由基和羟基自由基使得共存的染料发生 氧化性脱色。此技术可再利用废水中的六价铬，并将其还原为无毒的三价，无需额外投加铁 盐和氧化剂，无需光照，操作简便，快速高效。因此，本专利技术所应用到的技术具有很大的发展 前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无需光照、操作简便、快速高效的，可以同时进行染料脱 色与重金属六价铬离子还原的方法。 本专利技术所提供的技术方案具体如下： ，包括如下步骤： (1) 分别配制亚硫酸盐溶液、六价铬盐溶液(作为六价铬模拟废水)，备用； (2) 取含有有机染料的溶液，测得有机染料的浓度为xmol/L; (3)(i )将亚硫酸盐溶液加入含有有机染料的溶液中，调节溶液的pH值至3~7,然后迅 速加入六价铬盐溶液，形成混合液A;或(II)将六价铬盐溶液加入含有有机染料的溶液中， 立即调节溶液的pH值至3~7,然后迅速加入亚硫酸盐溶液，形成混合液A;其中，混合液A 中亚硫酸盐的浓度为1.91111〇1凡~35.〇11]1〇1/1，六价络盐的浓度为0.511]1〇1凡~7.9叉 mol/L； (4) 搅拌或曝气混合液A至有机染料脱色或六价铬还原完全。 所述的有机染料为橙黄II、活性红X-3B、甲基橙、刚果红中的一种或几种；所述的 亚硫酸盐为Na2S03、K2S03、（NH4)2S03、NaHS03、MgS03、Al2(S03)3、Fe2(S03)3、ZnS03中的一种或几 种；所述的六价铬盐为K2Cr207、Na2Cr207、CaCr207、K2Cr04、Na2Cr04、CaCr04中的一种或几种； 所述的pH优选为3。 在本专利技术的实验过程中，橙黄II的浓度是直接用紫外可见分光光度法测定的，特 征波长485nm，高浓度的橙黄II需稀释后测定；六价铬离子的浓度是用简化了的二苯碳酰 二肼显色法测定的，二苯碳酰二肼溶液浓度〇.4g/L(含20% (体积比）乙醇，8% (体积比）浓 硫酸）取2mL待测液，加入lmL二苯碳酰二肼溶液，稀释至5mL，显色10分钟后用紫外可见 分光光度法测定，特征波长540nm，高浓度的六价络溶液可稀释至10mL。 在本专利技术所涉及的反应中，可能发生的主要反应如图1所示。 在该体系中，六价铬与亚硫酸盐先形成配合物，配合物发生分子内部电子转移，导 致六价铬还原为三价铬，并同时产生s〇r。在氧气的参与下，s〇r会形成s〇r，同时s〇r 会与溶液中亚硫酸盐反应生成S04' S04"既能转变成H0?，又能转变成S〇r形成循环。在 这一过程中，SO,与H0?均能氧化染料，使其脱色。 本专利技术具有如下优点和有益效果： 1.本专利技术通过亚硫酸盐与六价铬反应获取自由基，无需光照，反应条件温和，反应速 率快，简便易行。 2.本专利技术使用的硫氧自由基(包括过硫酸自由基（S0/O、硫酸自由基（SO，）和亚 硫酸自由基（S〇D)氧化性强，比一般的自由基(如羟基自由基）更为活泼。 3.本专利技术在实现染料脱色的同时可以快速使六价铬还原，从而降低重金属离子毒 性。【附图说明】 图1为本专利技术所涉及的主要反应的流程图； 图2为实施例1中不同pH下Cr6+- Na2S〇4 28. 6 y M(10 mg L_i)橙黄II的脱色情 况； 图3为实施例1中不同pH下Cr6+-Na2S〇g28. 6yM(10mgL_0橙黄II反应中Cr6+ 的还原情况； 图4为实施例2中pH为3时，不同Cr6+与Na2S03&度配比条件下，对28. 6yM(100mg I/1)橙黄II的降解情况； 图5为实施例3中pH为3时，不同Cr6+与Na2S03&度配比条件下，对286 yM (100mgr1)橙黄II的降解情况； 图6为实施例4中pH为3时，Cr6+-Na2S〇M28. 6yM不同染料的脱色情况，染料包 括活性红X-3B、刚果红、甲基橙； 图7为实施例4中pH为3时，较高浓度的Cr6+-Na2S03(0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同时处理六价铬废水和有机染料废水的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）分别配制亚硫酸盐溶液、六价铬盐溶液，备用；（2）取含有有机染料的溶液，测得有机染料的浓度为x mol/L；（3）（）将亚硫酸盐溶液加入含有有机染料的溶液中，调节溶液的pH值至3～7，然后迅速加入六价铬盐溶液，形成混合液A；或（）将六价铬盐溶液加入含有有机染料的溶液中，立即调节溶液的pH值至3～7，然后迅速加入亚硫酸盐溶液，形成混合液A；其中，混合液A中亚硫酸盐的浓度为1.9x mol/L～35.0x mol/L，六价铬盐的浓度为0.5x mol/L～7.9x mol/L；（4）搅拌或曝气混合液A至有机染料脱色或六价铬还原完全。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴峰，袁亚男，杨少杰，李进军，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42