1、毕业论文 开题报告 环境工程 碱沉淀法回收铬鞣废液中铬化合物技术研究 一、选题的背景、意义 制革工业的迅速发展，为世界经济的进步和人类生活水平的提高做出了巨大贡献，但是也给人类赖以生存的环境带来了新的威胁。制革工业所面临的最大问题就是所产生的污染和对资源的巨大浪费。在制革过程中排放出来的废物所造成的污染日益严重，其中最主要的就是铬污染。据不完全统计，世界各国制革工业污水年排放量高达 4亿立方米，而我国每年的排放量也有上千万立方米。按制革工业污水年排放量的 70 80 为铬鞣废液，且铬鞣废液中铬元素的平均含量 (以 Cr2O3计 )2000-6000mg/L，以当前 Cr2O3的国际售价每吨 2
2、万元计算，每年全世界就有近 112.336亿元的财富遭到浪费，其中我国就占 2.8-8.4亿元。 当空气中铬酸酐的浓度 0.15-0.31毫克 /立方米时，会使人发生鼻中隔穿孔。如果过多的摄入铬，会使人致铬中毒，致畸胎和致突变，对人体皮肤、呼吸道和消化系统都会产生较大危害。铬污染还会对地面水生物产生不良影响，也会在植物和鱼类骨骼中产生积累，从而影响到人类的食物链。因此，铬鞣废液中铬的回收和再利用具有重要的现实意义 。 目前对铬鞣废水的处理方法主要 有： (1)循环利用法 :废铬液的循环利用法是将废铬液经收集、过滤、检测和调整后，直接用于浸酸、鞣制或者复鞣工序，如此循环往复，不再直接排放废铬液。
3、废铬液的循环利用有三种方式：用于浸酸的循环，作铬鞣液循环使用和做复鞣液的循环使用。 采用循环利用方法来处理铬鞣废液，不仅能充分利用废液中的铬这一重金属原材料，节省化工原料，而且也达到了对制铬废水进行环境治理的目的。但是使用循环利用法来处理铬鞣废液主要碰到如下问题： 杂质的累积问题。 循环次数问题。 物科平衡问题。 废铬液循环利用对成革质量影响问题 1。 (2)吸 附回收法 :吸附回收法是指将被吸附物质 废铬液中的铬吸附到吸附剂上，并通过解吸的方法来回收铬的方法。吸附回收法的最大优点是方法简单，操作简便。可将吸附剂直接抛撒在装有废铬液的转鼓中转动一段时间 (转速和吸附时间视吸附剂的种类而定 )，
4、可将铬吸附干净，然后过滤，解吸回收铬，便于重新配制成铬鞣液。 天然吸附剂价格虽然便宜，但其吸附性能不太满意，而且耗时长；而合成吸附剂吸附性能虽好，吸附时间短，但价格较贵。吸附回收法在解吸过程中须加酸、碱或有机溶剂，从而造成一定程度的二次污染。吸附法在处理大量而且连续铬鞣废液方面也存 在着一定的问题，因此，还没有得到应用 2。 (3)化学絮凝沉淀 :化学絮凝沉降法是指在废水中添加一定量的絮凝剂，使一些难于自然沉降的悬浮物质在絮凝剂的作用下，通过中和电荷、吸附桥连等作用，增大絮状分子，达到与水分离的目的。化学絮凝沉降法的优点是投资省。设备简单，操作、维护易于掌握，处理效果不受季节变化的影响。其缺点
5、是泥量多，而且目前大多数絮凝剂生产质量的不稳定亦或多或少影响着絮凝沉降效果 3。 (4)碱沉淀法 :这是目前在国内外应用较多的处理方法。常见的沉淀用碱有 NaOH， MgO，NaOH-MgO以及 Ca(OH)2-FeCl3-聚合电解质等。这种方法对铬鞣废液中的铬去除率比较高，成本低效果好 2。比较而言 NaOH碱性太强，不便于控制； MgO效果最好，但价格偏贵，应用范围不广。 目前制革厂主要采用石灰沉淀从废水中分离铬的方法，这种方法虽然分离铬的效果很好，成本也低，但是产生的富铬污泥量大，且富铬污泥中含钙离子高，不易进一步回收利用。目前制革厂对这部分富铬污泥还没有一个很好的解决办法。企业只能采用
6、防渗漏池将其暂时保存，或出高价让有资质的单位拉去填埋或焚烧。 本课题将从铬鞣废液中分离铬与从富铬污泥中提取铬以及对提取 铬的进一步综合利用统筹考虑，以终端利用要求为目标优化碱沉淀铬分离技术以及从富铬污泥中提取铬的技术，以实现铬盐的有效循环使用。 二、相关研究的最新成果及动态 碱沉淀法是目前国内外应用较多的回收铬的方法。铬鞣废液中铬的主要形式是碱式硫酸铬， pH在 5以下时呈稳定的蓝绿色溶液，向废铬液中加碱调节 pH，使铬以 Cr(OH)3的形式逐渐沉淀，将铬与水分离，达到浓缩目的，然后可用硫酸溶解 Cr(OH)3沉淀，重新生成碱式硫酸铬，用于皮革的铬鞣。 以加入氢氧化钠为例，其主要化学反应方程
7、式为： Cr(OH)S04+2NaOH=Na2S04+Cr(OH)3 Cr(OH)3+H2S04=Cr(OH)S04+2H20 反应过程中氢氧化铬沉淀要完全，否则影响回收效果。沉淀效果受 pH值、温度、沉淀时间等影响较大，一般温度和 pH值升高对氢氧化铬的沉淀有利，但 pH值太高，氢氧化铬沉淀又形成可溶性铬酸盐，影响回收效果。其化学反应方程式为： Cr(OH)3+NaOH=NaCrO2+2H20 实际操作中一般控制温度为 50-60 ， pH 值为 8-9。废铬鞣液沉淀完全后，将氢氧化铬悬浮液用离心泵打入受压容器，再用压缩空气压入板框压滤机压滤，也可用其它特别 的泵直接打入压滤机。一般操作采用
8、 0.4MPa 压力。压滤机的过滤介质一般是一层七号机帆布加一层相当于七号机帆布筛孔的涤纶布。将压滤获得的氢氧化铬沉淀置于反应釜中，加入浓硫酸，间接加热，充分搅拌，生成碱式硫酸铬溶液，经过滤调整碱度后便可继续鞣革。加碱沉淀法可同时处理废水和回用铬，而且工艺成熟、适应性广泛、投资少、操作简单。因此在我国运用最多，有很好的推广前景，也是皮革铬鞣废液处理研究的重点。加碱沉淀的关键是碱剂的筛选，国内最常用的是 NaOH，从经济角度出发，也可以用 CaO 沉淀，国外用得较多的是MgO， CaO 与 Ca(OH)2 廉价，早期研究较多。但 Ca(OH)2 作为微溶沉淀与 Cr(OH)3 一起沉降，不容易将
9、 Cr(OH)3 分离出来回收利用，若任意处置，既浪费资源又引起二次污染。 Na0H 是最普遍使用的沉淀剂，相对廉价。 NaOH 的加入量控制在使废水 pH 值升至 8.0-8.5 为宜，此条件下不仅 Cr3+沉淀完全，而且废水的 pH 值也符合排放标准 3。 MgO 做沉淀剂时一般形成的铬泥体积比较少。刘必琥 4采用 MgO 将 Cr3+沉淀析出。得到的铬泥体积比常的方法要少得多可使废水中 90 的铬回收利用。张光明等人 5采用 MgO/CaO 的 混合 (1:4， w:w)对铬鞣废液中的铬进行沉淀也获得较好的处理效果，既可用于铬鞣废液的处理和回收铬，也可以处理混合废水。为增强铬泥的沉淀性能
10、，有人提出用母体诱发一铬泥循环一氢氧化钠沉淀法回收铬 6，也有人提出用添加金属离子沉淀剂的方法来改进沉淀性能。李振亚 7等在传统的碱沉淀回收法的基础上，通过加入表面活性剂和高分子凝聚剂使 Cr(OH)3 小颗粒形成较大的沉淀粒子，经检测废液沉淀后的上层清液总铬含量在 0.5-1.0mg/L(Cr6+计 )之间，综合污水排放总铬在 0.05-0.1mg/L 之问，完全达到排放标准 ，铬回收效率大于 99.996%，而且耗能低，投资少，易操作，成本低。采用沉淀法得到的铬泥含水率为 99 左右，因此必须对其进行压滤处理。滤饼的处理现在主要是采用加浓硫酸得到碱式硫酸铬，重新用作铬鞣液使用 8-10。
11、三、课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、难点及预期达到的目标 1研究内容 在统筹考虑用硫酸法从碱沉淀污泥中提取铬化合物的要求和提取的铬化合物的应用等方面，探讨碱沉淀法回收铬鞣废液中铬化合物的用碱种类和碱用量等对铬（复）鞣废液中铬沉降效果的影响，优化碱沉淀工艺；最终确定一种价廉、高效， 并有利于硫酸法从沉淀污泥中提取铬化合物和提取液的应用的碱沉淀工艺。具体内容如下 1）测定铬鞣废液组成； 2）以单位质量碱的沉淀量、沉淀颗粒大小、沉淀沉降时间、沉淀含铬量等作为考察指标，对比探讨 MgO、 CaO、 Ca(OH)2、 NaOH 等对鞣制废水中铬的沉淀效果； 3）统筹经济适用和硫酸提取制备合
12、格铬化合物工艺要求，筛选出一种或者多种碱配合使用的沉淀剂，并探讨絮凝剂对沉淀的凝结作用； 4）优化出一种高效、经济的碱沉淀分离铬的方法，计算该工艺方法工程设计的各项基本参数。 2.研究方法 1） 铬鞣废液的组成 : 从制革企业取铬鞣废水，根据废水特点，采用碘量法或分光光度法等测定鞣制废液的铬含量、 COD 等。 2）以单位质量碱的沉淀量、沉淀颗粒大小、沉淀沉降时间、沉淀含铬量等作为参考指标，对比探讨 MgO、 CaO、 Ca(OH)2、 NaOH 及其与高分子絮凝剂组合 等对鞣制废水中铬的沉淀效果。 3）研究用最适碱对铬液处理时，其最佳温度、 pH、絮凝剂等的指标。 四、论文详细工作进度和安排
13、 2010.11.12010.11.5 查找相关资料 ； 2010.11.52010.11.10 外文翻译，写文献综 述 2010.11.112010.11.15 开题报告 ； 2010.11.162011.1.16 污泥中铬的提取、提取液中铬的测定研究实验； 2011.2.212011.3.21 企业实习 ; 2011.3.222011.5.10 补充实验数据，撰写毕业论文 ； 2011.5.112011.5.15 指导教师 评阅，评阅教师评阅并完成 PPT 的制作，准备论文答辩 ；2011.5.162011.5.20 准备 毕业论文答辩 。 五、主要参考文献 1李洪波 .铬鞣废液中铬的资源
14、化利用研究 D.广州 :中山大学 ,2007. 2樊卫华 .从铬鞣废液中提取氧化铬绿的研究 D.郑州大学 ,2002. 3李建成 ,李仲谨 .铬鞣废液的处理与循环使用阴 J.中国皮革 ,200332(17),9-10. 4刘必琥 ,谢时伟 .制革厂的清洁生产技术一废铬鞣液的再生利用 J.环境污染与防止，1996,18(2):24-26. 5张光明 ,张锡辉 .皮革含铬废水加碱处理研究 .环境污染治理技术与设备 ,2003,4(5)：90-92. 6彭在均 .母体诱发一铬泥循环一氢氧化钠沉淀法回收鞣革废水中铬的研究棚 J.工业水处 ,1986,6:23-27. 7李振亚 ,徐志栋 ,郑连义等 .废铬鞣液无压滤回收工艺 J.中国皮革， 1998， 27(4):15-16. 8 田志侠 , 谭红 . 铬鞣废液的治理和利用技术研究册 J. 商 丘 师 范 学 院 学报 ,2003,19(2):92-94. 9耿负华 .铬鞣废水铬回收方法的研究及其环境效益 J.环保科技 ,1994,16(4):9-11. 10耿士锁 ,袁嗣兵 .制革业铬回收及废水再用的试验研究 J.环境科学与技术 ,1994，67(4):8-10.
