化学实验室重金属废水的排放及回收方案

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排放


排放是较为方便的处理方式。优点是操作简单，设备以及条件要求不高，故经济性较好。相应的缺点在于，虽然可以很大程度上减少污染，但无法完全消除。


以铬(VI)为例，前一部分已经说明淤泥处理重铬酸钾污染的可行性。据我们统计，浦口校区大一实验共计600人左右，使用后排放的洗液以及滴定剂共含有2~2.5千克重铬酸钾。按照实验结果的标准，8克泥土可以处理含约10~20毫克重铬酸钾的废水，一年的泥土需求量将在2~2.5吨（约1~2立方米）之间。为此，可以建设小规模的处理池，首先收集重铬酸钾废液，贮于池中，再投入足量的淤泥（由实验数据可见，为保证效果，且鉴于淤泥易于获得，应予过量投放）。加入适量硫酸酸化，再放置一定时间（由于一学年的废水可以同时处理，故处理时间十分充裕，可以在长期放置的情况下使之完全反应）。


基于另一实验事实，即处理效果与初始浓度正相关，铬浓度越高，相同质量的淤泥对其处理效果就相对越好。为此，我们在实际处理中可以不对废水进行如实验般的稀释，而可以采取多级处理的方案，逐步降低废水中铬浓度，以取得佳的效果。


关于使用硫酸可能造成成本过高的问题，我们认为，由于铬(VI)在酸性条件下方显强氧化性，故任何以化学处理（还原方式）为主的处理方法都有一定的耗酸量，所以这方面的成本是难以避免的。


另一相关问题在于此法实施以后产生的含铬泥土如何处理。此种泥土含有较多的铬。大部分铬(VI)已被还原，故毒性已大大降低，污泥的总量大概二至三吨。由于其为固体形态，量又不大，便于集中和运输，可以直接交由南京的专业污染物处理点进一步处理。


回收


以实验室现有的条件，较简便的金属回收方法是将金属离子以氢氧化物的形式沉淀分离。这就要求与上述淤泥处理完全不同的方法。


首先考察各种金属离子的排放形式：铬（重铬酸钾，硫酸铬）；汞（氯化汞，氯化亚汞）；铅（EDTA合铅(II)）；铜（EDTA合铜，硫酸铜），等等。其中，氯化汞和硫酸铬属于共同排放。


通过计算得知，每年实验中排放氯化汞（重铬酸钾法测铁）约0.5千克，排放铅离子（锡青铜中铅锡的测定）1~2千克，数量也相当可观。


总体的处理思路是，对于高价阴离子，先将其还原为低价阳离子；而对EDTA配离子则可先行置换。为此我们考虑以硫酸亚铁胺为还原剂——在大一上期的化学制备实验中，产生了大量的硫酸亚铁胺。由于纯度的原因用途十分有限。因此可以用来还原重铬酸钾。还原后的溶液中含有铁(III)及铬(III)离子。从它们氢氧化物的溶度积可以知道，铁(III)及铬(III)离子的沉淀条件分别是PH=3~4以及PH=8~9，因此可以使用廉价的石灰调整PH值，先将高铁沉淀分离（待作他用），再将铬(III)沉淀回收。


由此产生的氢氧化铁以盐酸溶解后，可以用于置换EDTA合铅、铜中的铅和铜。这里，EDTA合铁(III)的稳定常数是EDTA金属配合物里最高的，所以置换可以完成。



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