通過在活性炭上吸附和用硫酸洗脫，從制革廢水中回收鉻。在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模上對工業(yè)來源的廢水進(jìn)行測試。污水處理的成本都很高，并且不能從該過程生產(chǎn)可銷售的產(chǎn)品。當(dāng)有種可以去除有害物質(zhì)并使其回收的技術(shù)，就可以降低污染物對環(huán)境的影響并且能變廢為寶。當(dāng)皮革工業(yè)中32-34%堿式硫酸鉻是所用試劑之一時，這種情況就有可能成立。

　　吸附是一種可以從制革廢水中除去鉻的過程。即使這樣的去污染只被在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模到目前為止進(jìn)行的，用活性炭就能獲得可接受的結(jié)果。用于此目的的最有效固體的特征在于它們產(chǎn)生強(qiáng)烈的靜電相互作用。在活性炭中，通過兩種機(jī)制描述移除，最廣為人知的包括在酸性位點(diǎn)(羧基，內(nèi)酯和內(nèi)酯基團(tuán))上的離子交換。另一種是帶負(fù)電荷的表面(在芳族結(jié)構(gòu)的離域π電子)和陽離子之間的反應(yīng)的產(chǎn)物，形成π-d配合物。這種吸附劑用于除去溶解在水性介質(zhì)中。活性炭上的鉻(VI)的吸附和在較低程度上它的解吸已被最近研究。顯然，其中建立的行為不適用于包含具有符號相反電荷的離子的另一物種。因此，決定使用上述工業(yè)廢物來評估鉻在活性炭上的吸收及其通過用硫酸洗脫來回收。

　　活性炭去除鉻

　　皮革在鞣制過程中，蛋白質(zhì)材料和脂肪分離。制造皮革的最初原料是動物皮，從組織學(xué)的角度來看，它的主要成分是膠原蛋白。這種物質(zhì)由三條三螺旋形狀的不同氨基酸的聚合鏈組成。與水接觸時，它會變性，失去原有的生物特征，并被分成較小的碎片。關(guān)于脂肪，一旦干燥，即使通過劇烈的化學(xué)處理也很難除去。

　　探索性試驗(yàn)表明，在上述有機(jī)成分存在下，分離產(chǎn)率降低了近3%。這種行為歸因于這樣的事實(shí)，即它們的尺寸阻止了鉻進(jìn)入吸附劑的活性位點(diǎn)。為了提高該技術(shù)的效率并避免那些對活性炭的再利用有害的材料，決定以這種化合物的最高消除速率為目標(biāo)。

　　由于鉻在不超過40-50℃的溫度下與膠原結(jié)合，去污在低于這種熱值進(jìn)行。然后，在20、30和40℃下測定活性炭上的等溫線，液體流出物大部分不含蛋白質(zhì)物質(zhì)和脂肪(圖1)。通過先前的實(shí)驗(yàn)，確定懸浮液對于100至180rpm的攪拌速度保持均勻，而所有溶液在60分鐘內(nèi)達(dá)到平衡。在我們的系統(tǒng)中，三條曲線顯示了它們所代表的函數(shù)類型的罕見演化。對應(yīng)于非常低的平衡濃度的區(qū)域顯示出鉻吸收的突然增加。在更濃縮的平衡溶液中，這種百分比逐漸降低。

　　圖1：鉻在制革廢水中活性炭上的吸附等溫線。

　　測定在40℃下測試之前通過稀釋清洗的流出物制備的9種溶液和之后的連續(xù)等分試樣中的pH，以收集關(guān)于發(fā)生去除的機(jī)制的新證據(jù)(圖2)。在沒有校正的情況下報(bào)告測量值以補(bǔ)償在每種情況下存在的溶質(zhì)的非常不同的濃度(離子強(qiáng)度)。與初始值相比，ES i的較高pH值表明，除了鉻之外，還存在顯著的H +保留。這一事實(shí)將僅由其吸附的活性炭(π電子)的帶負(fù)電荷的表面上進(jìn)行說明。

　　圖2：初始溶液和平衡溶液的pH用于在40℃下進(jìn)行的測試。

　　隨著介質(zhì)中H +含量的降低，羥基在鉻配位球中的插入增加。OH -作為復(fù)合離子的配體參與，因此其電荷趨于被中和。從實(shí)際的角度來看，該組是兩個鉻(III)陽離子之間的橋梁。該聚合反應(yīng)的繼續(xù)降低了所得物質(zhì)的溶解度。

　　活性炭中的鉻用硫酸洗脫

　　選擇試劑以評估該方法重復(fù)使用鞣劑的功效。測試各種固體(g)/洗脫液(L)比率，并確定111/1是最方便的。較高的值使攪拌變得困難，而較低的值會稀釋解吸的物質(zhì)。任意選擇接觸時間以使其與吸附時間(60分鐘)匹配，并且在這樣的操作條件下，必須將溫度升高至70℃。盡管這一決定與40°C凈化的提議不一致，但最終采用了這一決定，因?yàn)楝F(xiàn)階段的數(shù)量遠(yuǎn)低于前一個數(shù)量。

　　在劇烈搖動下，將裝有~40mg Cr 3+ /g的活性炭緩慢倒入酸溶液中。測試了不同的H 2 SO 4濃度：0.8/0.9/1.0硫酸鹽含量隨洗脫液的正常性變化很大，而其他離子保持不變。對于≥1.0N，鉻回收率高于98.0%，低于這種酸度，它開始下降。0.9N的收率為96.5%，由此得到的溶液具有下列化學(xué)組成：13.23g/L鉻,硫酸42.98克/升,0.16克/升鈉,和0.24克/升氯化物。

　　Cr/SO 4與兩種離子在Cr 2(SO 4)3中的相似。濃度為0.8N或更低對進(jìn)行解吸無效。與起始流出物相比，可以觀察到NaCl的存在顯著降低，而硫酸鹽的存在幾乎增加了四倍。因此，所述方法適用于從廢水中回收相對純的鉻(III)鹽。當(dāng)我們的結(jié)果與其他金屬的結(jié)果進(jìn)行比較時，我們發(fā)現(xiàn)它們是最高的之一。

　　最后，分析了所得的活性炭容量。為此目的，使用與原始材料的物理和化學(xué)表征相同的方法評估其表面官能團(tuán)：0.50meq/g酸性位點(diǎn)(初始=0.51meq/g)和0.05meq/g堿性位點(diǎn)(初始值=2.51meq/g)。前述內(nèi)容表明固體接觸點(diǎn)僅部分釋放。隨著吸附劑再生，在40℃下進(jìn)行新的測試。在這些條件下，保留率小于圖1中顯示的保留率的1/3 。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

　　1、實(shí)施一種程序以除去和回收溶解在制革廢水中的鉻。提出的途徑包括在活性炭上吸附和用硫酸洗脫。

　　2、已經(jīng)確定，活性炭在20、30和40℃下的鉻吸附等溫線具有取決于平衡濃度的不規(guī)則形狀。三條曲線顯示出類似的趨勢，陽離子攝取量的初始增加非�？臁＿_(dá)到最大值后，隨著平衡溶液中鞣劑含量的增加，它們明顯降低。

　　3、硫酸鹽保留率遠(yuǎn)低于鉻，在40℃時最大值為10.7mg/g。鈉和氯化物吸附量很小�？傊�，所使用的方法僅對去除鞣劑非常有效。

　　4、發(fā)現(xiàn)結(jié)合在活性炭上的鉻物質(zhì)在70℃下用硫酸再溶解。鞣劑的回收率取決于洗脫劑濃度。將其酸度調(diào)節(jié)至0.9N有利于形成具有最小SO 4和NaCl含量的Cr 2(SO 4)3。

　　5、在鉻(III)解吸后，活性炭不能重復(fù)使用，因?yàn)槠浠�本位點(diǎn)保持無活性。

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