Реагентно пречистване на отпадъчни води от шествалентен хром в галванично производство

Съединенията на шествалентен хром (хромна киселина и нейните соли) се използват при нанасяне на хромни покрития, при химическа обработка (ецване, пасивиране), при електрохимична обработка (анодиране), при електрополиране на стоманени продукти.

Отпадъчните води се пречистват на два етапа:

редукция на шествалентен хром до тривалентен;
утаяване на тривалентен хром като хидроксид.

Използването на натриеви соли при пречистване на вода

Натриевите соли на сярната киселина, сулфит (Na2SO3), бисулфит (NaHSO3), пиросулфит (Na2S205), а също и натриев дитионит (Na2S204), са най-широко използвани като редуциращи агенти.

Възстановяването на Cr 6+ до Cr 3+ става в съответствие с реакциите:

редукция с натриев сулфит Cr2O7 2- + 3SO3 2- + 8H + -> 2Cr 3+ + 3SO4 2- + 4Н20
редукция с натриев бисулфит Cr2O7 2- + 3HSO3- + 5H + -> 2Cr 3+ + 3SO4 2- + 4Н20
редукция с натриев пиросулфит 2Cr3O7 2- + 3S2O5 2- + 10H + -> 4Cr 3+ + 6SO4 2- + 5H2О
редукция с натриев дитионит Cr3O7 2- + S2O4 2- +6H + -> 2Cr 3+ + 2SO4 2- + 3H2O.

Теоретичните дози на редуциращите агенти са (mg / 1 mg Cr 6+): за сулфит 3,63, бисулфит 3,0, пиросулфит 2,88, натриев дитионит 1,67.

Солите на сярната киселина се добавят към отпадъчните води под формата на 10% водни разтвори. Дозата на редуциращия агент зависи от първоначалната концентрация на Cr 6+ в отпадъчните води и стойността на pH. Скоростта и пълнотата на реакциите на редукция на Cr 6+ до Cr 3+ също зависят до голяма степен от стойността на рН на реакционната смес. Най-високата скорост на редукционните реакции се постига в кисела среда при pH = 2-2,5, което обикновено изисква допълнителноподкисляване на отпадъчни води с 10-15% разтвор на сярна киселина (възможно е да се използват разтвори на други минерални киселини). В табл. 4.1 показва специфичната консумация на натриеви соли на сярна киселина, необходима за възстановяване на една тегловна част от шествалентен хром при пречистване на отпадъчни води с различни начални концентрации на Cr 6+ и различни стойности на рН.

Предозирането на редуциращия агент е неприемливо; преразходът на реагента дори с 10% води до образуването на комплексни соли на тривалентен хром и сярна киселина, които не се унищожават напълно по време на последващото неутрализиране на отпадъчните води.

Използване на железни отпадъци

Отпадъци от метално желязо (под формата на стоманени стърготини, скрап и др.) или железен сулфат също могат да се използват като редуциращи агенти (вижте също точка 4.1.1 - феритен метод). В първия случай отпадъчната вода, подкиселена до pH 2, се филтрира през слой от железни стружки в реактора с постоянно барботиране на въздух. Във втория случай в реактора се въвежда разтвор на железен сулфат (под формата на 10% воден разтвор), в който влизат отпадъчни води. За разлика от солите на сярната киселина, редукцията на Cr 6+ до Cr 3+ с железни соли протича с доста висока скорост не само в кисела, но и в неутрална и алкална среда според реакциите:

Cr2C7 2- + 6Fe 2+ + 14H + -> 6Fe 3+ + 2Cr 3+ + 7H2O

Следователно, в случай на използване на железен (II) сулфат като редуциращ агент, не се изисква предварително подкисляване на отпадъчните води и за пълно редуциране на Cr6+ до Cr3+ е необходим само лек излишък от реагента (около 5% от стехиометричното количество), независимо от първоначалната концентрация на Cr6+ в отпадъчните води и стойността на рН. Недостатъкът на използването на сулфатжелязо, както и желязосъдържаща суспензия съгласно метода на феритизация (виж точка 4.1.1), като редуциращи агенти, в сравнение със соли на сярна киселина, има повече от 4-кратно увеличение на обема на твърдите утайки, образувани по време на последваща неутрализация, тъй като допълнително се образуват 3,12 масови части утайка от железен (III) хидроксид на 1 масова част от утайката от хромен хидроксид те.

Реактиви за възстановяване на хром

Водороден пероксид (в кисела среда), серен диоксид, хидразин (в неутрална или леко алкална среда) също могат да се използват като реагенти за редукция на Cr 6+ до Cr 3+.

Таблица 4.1

Необходими дози (mg на 1 mg Cr 6+ ) от натриев сулфит (A), натриев бисулфит (B), натриев пиросулфит и дитионит (C) при третиране на отпадъчни води, съдържащи съединения на шествалентен хром