处理电镀含银废水中沉淀剂选择对比实验研究

作者:菲律宾龙门赌场 | 2020-02-19 14:32

  【摘要】根据“破除络合剂一沉淀”的化学处理工艺处理电镀含银废水为研究背景,通过硫化钠沉淀法、氢氧化钠沉淀法、氨水沉淀法在相同的实验条件下对电镀含银废水进行对比沉淀实验,通过实验得知,硫化钠法来沉淀银,容易产生刺鼻的硫化氢气体,氨水淀法沉淀不好控制,如果条件掌握不好就会形成胶体溶液,甚至是己经凝聚的胶体沉淀还会因胶溶作用而重新分散到溶液中,此方法对PH控制要求非常高,因为如果加入的氨水过量,生成的沉淀与过量的氨水反应,会发生银镜反应;氢氧化钠来沉淀则可以避免上述的问题。

  随着现代科技的日新月异,日常生活使用银及其化合物的范围也日益增加。银以及银的相关产品广泛应用于电子、电镀、感光材料、化工工业和科研领域。与其他工业相比,虽然产生的废水量不是很大,但其废水的性质却决定了它对环境的污染影响却非常严重。地球资源的有限、人们对环境生态的日益关心和环保法律的日趋严格使全世界都在走工业废物回收、再生和循环利用的可持续发展道路[1]。通过实验旨在对电镀含银废水的合理处理,确定一种简单、稳定,易于操作且处理费用低、效益明显的处理方法,尽可能回收有用的金属银为的目的,为以后研究电镀含银废水的资源化利用以及实现电镀含银废水的综合治理积累经验。

  供试样品来自某大学金防教研室从事电镀含银研究所产生实验后的废水,包括废槽液和清洗液。

  化学沉淀法分离元素,是利用各元素化合物的溶度积的不同采用逐步沉淀的方式来达到分离目的的。沉淀分离是一种经典的分离方法,它的原理是利用沉淀剂使不需要的干扰组分(或需要的主成分)形成沉淀,再通过过滤、洗涤以达到分离的目的。不同难溶物的溶度积Ksp不同,它们沉淀所需的pH值也不同[2]。因此,可以通过调节溶液PH值达到分离金属离子的目的。可以查得银硫化物的溶度积常数KsP分别为:6.3×10-50。

  量取一定体积的废液,在搅拌状态下缓慢加入一定量的6.5%的硫化钠溶液,反应一段时间后,过滤洗涤,分析检测滤液中银的浓度,计算银沉淀率损失率。从分离实验过程来看,形成的硫化银沉淀不仅需要较长时间过滤,而且过滤比较困难。经多次过滤后的滤液中仍含有细小的沉淀,滤液仍呈浅黑色,对采用分光光度法检测滤液中的含银量造成极大的干扰,无法获得准确的滤液中银的含量。加入硫化钠形成的沉淀难以实现重力聚沉而实现自然沉降。但是,硫化物沉淀物颗粒小,易形成胶体;硫化物沉淀剂本身在水中残留,遇酸生成硫化氢气体,此外硫化剂的价格较高。

  氢氧化钠沉淀法处理电镀含银废水原理:此沉淀法是通过投加化学沉淀剂发生化学反应,生成难溶的化学物质,呈沉淀析出。根据沉淀溶解平衡原理,难溶化合物AB的饱和溶液中,存在如下平衡关系[3]

  上式中,Ksp为难溶化合物的溶度积常数,简称溶度积,两种离子A+、B-在溶液中可能出现下列三种情况之一:

  [A+][B-]Ksp溶液达饱和,必有难溶化合物从溶液中沉淀析出;显然,对于难溶性氢氧化物M(OH)n(n为金属Mn+离子的价态)同样有:

  可见,M(0H)n沉淀的形成条件是离子积大于其溶度积。根据公式(2--2)可知,经氢氧化物沉淀法处理金属离子废水,其出水浓度能否达到国家排放标准,不仅取决于Ksp的大小,而且还与溶液中0H-离子的浓度有关。结合公式(2--2)以及水的离子积Kw=[H-][OH+]可得氢氧化物沉淀形式的PH值:

  由(2--3)式可见,对于不同的金属离子,当金属离子浓度相同时,溶度积Ksp越小,所需形成沉淀的pH值越低;对于同一种金属离子,溶液中金属离子的浓度越低,所需沉淀的pH值越高。需要指出的是,以上计算方法得出的金属氢氧化物沉淀所需的pH值条件是理论计算值,不能作为废水处理的依据。由于实际废水中离子共存体系十分复杂,受温度、pH、搅拌时间、静置时间等干扰因素很多,各种金属氢氧化物形成沉淀的PH值通常要比理论值要高,所以最佳PH值需要通过实验确定[4]氢氧化物沉淀分离法是指对含金属离子的混合溶液在不同的PH范围内分别形成氢氧化物沉淀,常用的PH调整剂有氢氧化钠、氢氧化钙等。本实验研究是用氢氧化钠溶液调节废水液,使Ag+以AgOH的化合物形态沉淀,金属离子的氢氧化物的溶度积KsP2.0×10-8根据溶度积的概念可知,对于金属离子Mn+,在溶液中以M(OH)n沉淀析出的pH为[5]

  当溶液中Mn+=1.0×10-5情况,或Mn+的浓度小于原始浓度的0.1%时,可以认为该金属离子己完全沉淀。此时溶液的PH为:

  由此可以计算出废液中银的沉淀的理论pH范围PH:6.30—10.07方法为:取一定体积稀释后废液,边搅拌边加入20%的氢氧化钠溶液,调节溶液pH值至一合适数值,过滤,分析滤液含银量,计算银的沉淀率损失率。本实验采用氢氧化钠沉淀法处理废液,同样地量取400ml已配制好的银液于500ml烧杯内,边搅拌边加入20%的氢氧化钠溶液,调节溶液的pH值为10.7左右,静置分层后过滤,分析滤液中银的含量为0.9mg/L左右,通过计算得知此种方法银的收率较高达99.12%。

  采用氨水沉淀法,同样地量取一定量的电镀含银废液,边搅拌边加入氨水,当调节至溶液PH为6.5左右时停止搅拌和滴加氨水,过滤后,取滤液检测其中的含银量为1.2mg/L,计算可得银的收率为94.59%。

  采用氢氧化钠沉淀法沉淀,调废液pH值使溶液中银等金属离子沉淀的方法,根据难溶氢氧化物的溶度积常数可以计算出银在一定浓度溶液中开始沉淀和完全沉淀的pH值。因此,从理论上看,溶液中的银可以通过调节溶液的PH值很好地把它们沉淀出来。但是,此方法对PH控制要求非常高,因为如果加入的氨水过量,生成的沉淀与过量的氨水反应,会发生银镜反应[6]。

  总的来说,是相同条件下,硫化钠沉淀法、氢氧化钠沉淀法和氨水沉淀法处理含银废液。其中硫化钠法来沉淀银,因为容易产生刺鼻的硫化氢气体,所以不采用此方法;氨水沉淀法沉淀是不好控制如果条件掌握不好,常会形成胶体溶液,甚至是己经凝聚的胶体沉淀还会因胶溶作用而重新分散到溶液中,此方法对PH控制要求非常高,而氢氧化钠沉淀法可以避免上述的问题,过程简单容易操作,所以建议选用此法来沉淀电镀废水中的银。

  [2]黄瑞光.五十年来我国电镀含银废水治理的回顾[J].电镀与精饰,2000,2(2):6-8

  [3]李健等.电镀重金属废水治理技术的发展现状[J].电镀与精饰,2003,3(2):9-10

  [5]网小华.电镀综合废水处理新技术一高压脉冲电凝系统[J].污染防治技术,2002,5(4):40-42

  [6]许振良.膜法水处理技术[M].北京:化学工业出版社,2001:1-2

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