專(zhuān)利名稱(chēng)：一種利用電弧放電去除廢水中可溶性Cr(Ⅵ)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境污水處理領(lǐng)域，具體涉及是一種利用電弧放電去除廢水中可溶性 Cr( VI)。
背景技術(shù)：
鉻(Cr)化合物是冶金工業(yè)、金屬加工電鍍、顏料、印染、紡織品生產(chǎn)以及制革等行 業(yè)不可缺少的工業(yè)原料。這些工業(yè)每天都會(huì)產(chǎn)出大量含Cr廢水。其中Cr(VI)具有強(qiáng)氧 化性，極易溶于水，在環(huán)境中有很強(qiáng)的流動(dòng)性。與其他價(jià)態(tài)的Cr相比，Cr(VI)的毒性最大， 是致癌、致畸、致突變的“三致”污染物。國(guó)際癌癥研究所已經(jīng)把Cr( VI)歸為致癌物。鑒 于Cr(VI)的極大危害性，世界各國(guó)都嚴(yán)格控制Cr( VI)的排放。因此，高Cr(VI)工業(yè)廢 水在排放之前必須經(jīng)過(guò)除Cr ( VI)處理。目前處理含Cr ( VI)廢水的方法主要有還原-沉淀、吸附、離子交換、電沉積、生物 除鉻、反滲透以及電滲析等。其中，還原-沉淀法應(yīng)用最為廣泛，其基本原理是在酸性條件 下向含Cr(VI)廢水中加入還原劑將Cr( VI)還原成毒性較小的Cr (III)，然后再加入堿性 藥劑提高溶液PH值形成Cr (OH) 3沉淀，最后分離去除。但此技術(shù)仍存在許多弊端，如為保證 Cr(VI)被充分還原，需加入過(guò)量的還原劑，不但增加處理成本，還造成資源浪費(fèi)，同時(shí)產(chǎn)生 大量污泥，易造成二次污染。近年來(lái)，一些研究人員采用電化學(xué)法還原Cr (VI)，此方法需要 消耗Fe電極，并易產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，還原效率低。其它處理方法也都各有缺點(diǎn)，如吸附法速率 慢，飽和吸附劑難再生；離子交換法同樣存在離子交換樹(shù)脂難再生，操作復(fù)雜等缺點(diǎn)。因此，建立一種不產(chǎn)生二次污染，操作簡(jiǎn)單的含Cr( VI)廢水處理方法極為迫切。 本發(fā)明利用電弧放電能高效還原Cr( VI)，同時(shí)不需要任何化學(xué)還原劑，具有環(huán)保、設(shè)備要 求簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，因而非常實(shí)用，有很好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于化學(xué)還原法還原Cr ( VI )需大量還原劑，產(chǎn)生大量污泥易造成二次污染等缺 點(diǎn)，本發(fā)明提供一種簡(jiǎn)單、高效、無(wú)需任何化學(xué)還原劑的Cr ( VI)還原方法。發(fā)明技術(shù)方案—種利用電弧放電去除廢水中可溶性Cr( VI)的方法，其特征在于包括下列步 驟(1)、將待處理的含可溶性Cr ( VI)廢水溶液調(diào)節(jié)到一定的PH值，導(dǎo)入到密閉電弧 放電裝置；(2)、在密閉電弧放電裝置通入放電氣體，接通直流電源進(jìn)行放電處理；放電處理 10-15分鐘即可有效還原溶液中Cr( VI)。所述的利用電弧放電去除廢水中可溶性Cr( VI)的方法，其特征在于所述的電 弧放電裝置是一密閉的有機(jī)玻璃容器作為放電容器，放電容器中導(dǎo)入待處理的含可溶性 Cr(VI)廢水溶液，容器的底部安裝不銹鋼板作為陰極，上端有放電氣體的進(jìn)氣口和出氣口，溶液液面上端有一不銹鋼針作為陽(yáng)極，并且陽(yáng)極與液面的距離3-5mm。放電時(shí)通過(guò)進(jìn)氣 口通入放電氣體。所述的所述的利用電弧放電去除廢水中可溶性Cr ( VI )的方法，其特征在于所述 的PH值調(diào)節(jié)在小于2或大于8時(shí)，還原效果較好；直流放電的電壓范圍1350-1650V，電流 為35-45毫安；所述的放電氣體為氬氣。發(fā)明原理氣體電弧放電可產(chǎn)生大量電子、低能離子(主要為帶一個(gè)單位正電荷的氬離子) 及寬波長(zhǎng)范圍的紫外光，在這些物理因素的綜合作用下，水分子被電離生成水合電子、氫原 子及羥基自由基等各種自由基。其中水合電子、氫原子等還原性自由基可有效還原Cr (VI) 至Cr( III)，反應(yīng)式如下eaq>Cr ( VI) — Cr (III) K = 2. 1 X 101CIL/ (mol s)，pH 7H +Cr ( VI) — Cr (III) K = 2. 0X101CIL/ (mol s)，pH 7本發(fā)明利用等離子體氣體電弧放電裝置還原含鉻廢水中Cr( VI)，方法獨(dú)特新穎， 還原效率高，不需任何化學(xué)試劑。而且所需設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，成本也較低，便于推廣使用。


圖1為電弧放電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為不同pH的重鉻酸鉀溶液中Cr( VI)相對(duì)濃度隨氬氣電弧放電處理時(shí)間的 變化(Cr ( VI)初始濃度為40 u g/ml)。
具體實(shí)施例方式如附圖1所示，本裝置結(jié)構(gòu)包括A 電流表；B 不銹鋼針(陽(yáng)極)；C 不銹鋼板(陰 極)；D:有機(jī)玻璃容器；E:磁轉(zhuǎn)子；F:磁力攪拌器；G:冷卻裝置；I 進(jìn)氣口 ；0:出氣口；S: 樣品溶液；R:電阻；V:電壓表。分別調(diào)節(jié)Cr( VI)濃度均為40 ii g/ml的重鉻酸鉀溶液pH值至2. 0、5. 9、8. 0，各取 20ml注入放電有機(jī)玻璃容器D中，通入氬氣，在電壓約為1500V，電流40mA條件下放電處理 10分鐘，每隔兩分鐘取樣一次。試驗(yàn)完畢，利用二苯碳酰二胼分光光度法測(cè)定溶液中殘存的 Cr(VI)相對(duì)濃度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，pH 2的重鉻酸鉀溶液中Cr( VI)在放電處理2min時(shí)去 除率就已達(dá)97.6%，pH 8溶液中Cr(VI)去除率在放電處理lOmin時(shí)達(dá)到97%以上，已基 本達(dá)到pH 2條件下放電處理相同時(shí)間Cr( VI)的去除水平，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)附圖2。以上實(shí)驗(yàn) 結(jié)果表明氬氣電弧放電可高效、快速還原溶液中Cr ( VI)。
權(quán)利要求
一種利用電弧放電去除廢水中可溶性Cr(Ⅵ)的方法，其特征在于包括下列步驟(1)、將待處理的含可溶性Cr(Ⅵ)廢水溶液調(diào)節(jié)到一定的PH值，導(dǎo)入到密閉電弧放電裝置；(2)、在密閉電弧放電裝置通入放電氣體，接通直流電源進(jìn)行放電處理；放電處理10 15分鐘即可有效還原溶液中Cr(Ⅵ)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用電弧放電去除廢水中可溶性Cr(VI)的方法，其特征在 于所述的電弧放電裝置是一密閉的有機(jī)玻璃容器作為放電容器，放電容器中導(dǎo)入待處理的 含可溶性Cr (VI)廢水溶液，容器的底部安裝不銹鋼板作為陰極，上端有放電氣體的進(jìn)氣口 和出氣口，溶液液面上端有一不銹鋼針作為陽(yáng)極，并且陽(yáng)極與液面的距離3-5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的所述的利用電弧放電去除廢水中可溶性Cr(VI)的方 法，其特征在于所述的PH值調(diào)節(jié)在小于2或大于8時(shí)，還原效果較好；直流放電的電壓范圍 1350-1650V,電流為35-45毫安；所述的放電氣體為氬氣。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種利用電弧放電去除廢水中可溶性Cr(Ⅵ)的方法，具體步驟為將待處理的含可溶性Cr(Ⅵ)廢水溶液調(diào)節(jié)到一定的pH值導(dǎo)入到密閉電弧放電裝置；在密閉電弧放電裝置通入放電氣體，接通直流電源進(jìn)行放電處理；放電處理10-15分鐘即可有效還原溶液中Cr(Ⅵ)。本發(fā)明利用等離子體氣體電弧放電裝置還原含鉻廢水中Cr(Ⅵ)，方法獨(dú)特新穎，還原效率高，不需任何化學(xué)試劑。而且所需設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，成本也較低，便于推廣使用。
文檔編號(hào)C02F1/62GK101973609SQ201010508530
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者余增亮, 柯志剛, 黃青 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所