无机类实验废液的处理方法

4.1  含六价铬的废液

注意事项

1).要戴防护眼镜、橡皮手套,在通风橱内进行操作。

2).把Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ)后,也可以将其与其它的重金属废液一起处理。

3).铬酸混合液系强酸性物质,故要把它稀释到约1%的浓度之后才进行还原。并且,待全部溶液被还原变成绿色时,查明确实不含六价铬后,才按操作步骤中从第四点开始进行处理。

处理方法[还原、中和法(亚硫酸氢钠法)]

[原理]

Cr(Ⅵ)不管在酸性还是碱性条件下,总以稳定的铬酸根离子状态存在。因此,可按照下式将Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ)后进行中和,使之生成难溶性的Cr(OH)3沉淀而除去。

4H2CrO46NaHSO33H2SO42Cr2SO433Na2SO410H2O

………(1)

Cr2SO436NaOH→2Cr(OH)3↓+3Na2SO4………(2)

(1)式还原反应,若pH值在3以下,反应在短时间内即进行结束。如果使(2)式中和反应pH值在7.5~8.5范围内进行,则Cr(Ⅲ)即以Cr(OH)3

再溶解。

[操作步骤]

1).于废液中加入H2SO4,充分搅拌,调整溶液pH值在3以下(采用pH试纸或pH计测定。对铬酸混合液之类废液,已是酸性物质,不必调整pH值)。

2).分次少量加入NaHSO3结晶,至溶液由黄色变成绿色为止,要一面搅拌一面加入(如果使用氧化——还原光电计测定,则很方便)。

3).除Cr以外还含有其它金属时,确证Cr(Ⅵ)转化后,作含重金属的废液处理。

4).废液只含Cr重金属时,加入浓度为5%的NaOH溶液,调节pH值至7.5~8.5(注意,pH值过高沉淀会再溶解)。

5).放置一夜,将沉淀滤出并妥善保存(如果滤液为黄色时,要再次进行还原)。

6).对滤液进行全铬检测,确证滤液不含铬后才可排放。

Cr(Ⅵ)的分析]

定性分析采用二苯基碳酰二肼试纸或检测箱进行检测;定量分析则用二苯基碳酰二肼吸光光度法[详见“日本工业标准规格”(以下简称JIS) K 0102 51.2.1]和原子吸收光谱分析法进行测定。但要注意Cu、Cd、V、Mo、Hg、Fe等离子的干扰。

[全Cr分析]

用高锰酸钾氧化Cr(Ⅲ)使之变成Cr(Ⅵ),然后进行分析。

[备注]

1).除上述处理方法外,还有用强碱性阴离子交换树脂吸附Cr(Ⅵ)的方法。此法即使废液含铬浓度较低也很有效。

2).用作还原Cr(Ⅵ)的还原剂,有表4—2所列的物质。而作为中和剂,也可以用Ca(OH)2。不过,其泥浆沉淀物较多。

 

4—2  可用作还原铬化合物的还原剂

4.2  含氰化物的废液

注意事项

1).因有放出毒性气体的危险,故处理时要慎重。操作时最好在通风橱内进行。

2).废液要制成碱性,不要在酸性情况下直接放置。

3).对难于分解的氰化物(如Zn、Cu、Cd、Ni、Co、Fe等的氰的络合物)以及有机氰化物的废液,必须另行收集处理。

4).对其含有重金属的废液,在分解氰基后,必须进行相应的重金属的处理。

处理方法(氯碱法)

[原理]

用含氮氧化剂将氰基分解为N2CO2。反应按如下两个阶段进行:

(1)式反应在pH值大于10的条件下进行。若pH值在10以下就加入氧化剂,则会发生如下反应:

而产生刺激性很大的有害气体CNCl,因而处理时必须特别注意。对(2)式反应,如果pH值过高,则反应时间过长,故调整pH在8左右进行较好。

[操作步骤]

1).于废液中加入NaOH溶液,调整pH至10以上。然后加入约10%的NaOCl溶液,搅拌约20分钟,再加入NaOCl溶液,搅拌后,放置数小时(如果用氧化——还原光电计检测其反应终点,则较方便)。

2).加入5—10%的H2SO4(或盐酸),调节 pH至7.5~8.5,然后放置一昼夜。

3).加入Na2SO3溶液,还原剩余的氯(稍微过量时,可用空气氧化。每升含1克Na2SO3的溶液1毫升,相当于0.55毫克Cl)。

4).查明废液确实没有CN-离子后,才可排放。

5).废液含有重金属时,再将其作含重金属的废液加以处理。

[分析方法]

定性分析采用氰离子试纸或检测箱进行检测;定量分析则蒸出全部氰后(见JIS K 0102 29.1.2),用硫氰酸汞法(见JIS K 0102 29.3)进行分析。

[备注]

1).除上述处理方法外,还有以下几种方法:电解氧化法(对含氰化物2克/升以上的高浓度废液较为有效,而处理含有Co、Ni、Fe络合物的废液,则较困难);普鲁士蓝法(是以生成铁氰化合物的形式使之沉淀的方法,此法处理含有大量重金属的废液,较为有利。但要彻底处理,则较为困难);以及臭氧氧化法(用Cu、Mn离子加快反应,在pH为11~12下进行反应,即可把废液转变为无害)。

2).其它可用作氰化物氧化剂的,有表4—3所列的物质。

3).对Fe、Ni、Co等的含氰络合物,用上述方法难以分解。因而必须采用下述方法进行处理:

①于废液中加入NaOH溶液,调整 pH至 10以上,接着加入NaOCl溶液,加热2小时左右,冷却后过滤沉淀。

②在废液中加入H2SO4,调整pH至3以下,加热约2小时,冷却后过滤沉淀。

③用阴离子交换树脂吸附。

4).对有机氰化物,分别施行上述无机类废液的处理后,作为有机类废液处理。对难溶于水的有机氰化物,用氢氧化钾酒精溶液使之转变成氰酸盐,然后才进行处理。

 

4—3  能作氧化氰化物的氧化剂

【注】:如果有Cu+Ni+等离子存在,必须加入过量的氧化剂。

4.3  含镉及铅的废液

注意事项

1).含重金属两种以上时,由于其处理的最适宜pH值各不相同,因而,对处理后的废液必须加以注意。

2).含大量有机物或氰化物的废液,以及含有络离子的时候,必须预先把它分解除去(参照含有重金属的有机类废液的处理方法)。

镉的处理方法(氢氧化物沉淀法)

[原理]

Ca(OH)2Cd2+转化成难溶于水的Cd(OH)2而分离。

Cd2++Ca(OH)2Cd(OH)2+Ca2+

pH值在11附近时,Cd(OH)2的溶解度最小,因此调节pH值很重要。但是,若有金属离子共沉淀时,那么,即使pH值较低也会产生沉淀。

[操作步骤]

1).在废液中加入 Ca(OH)2,调节pH至10.6~11.2,充分搅拌后即放置。

2).先过滤上层澄清液,然后才过滤沉淀。保管好沉淀物。

3).检查滤液中确实不存在Cd2+离子时,把它中和后即可排放。

[分析方法]

定性分析用镉试剂试纸法或检测箱进行检测;定量分析则用二苯基硫巴腙(即双硫腙)吸光光度法(见JIS K 0102 40.1)或原子吸收光谱分析法进行测定。

铅的处理方法(氢氧化物共沉淀法)

[原理]

Ca(OH)2Pb2+转变成难溶性的Pb(OH)2,然后使其与凝聚剂共沉淀而分离。

Pb2++Ca(OH)2Pb(OH)2+Ca2+

为此,首先把废液的pH值调整到11以上,使之生成Pb(OH)2。然后加入凝聚剂,继而将pH值降到7~8,即产生Pb(OH)2共沉淀。但如果pH值在11以上,则生成HPbO2-而沉淀会再溶解。

[操作步骤]

1).在废液中加入Ca(OH)2,调整pH值至11。

2).加入Al2SO43(凝聚剂),用H2SO4慢慢调节pH值,使其降到7~8。

3).把溶液放置,待其充分澄清后即过滤。检查滤液不含Pb2+后,即可排放。

[分析方法]

定性分析用检测箱进行(注意干扰离子)。定量分析用二苯基硫巴腙(即双硫腙)吸光光度法(见JIS K 0102 39.1)或原子吸收光谱分析法。

[备注]

1).除上述处理方法外,还有硫化物沉淀法(其生成的硫化物溶解度较小,但因形成胶体微粒而难于分离);碳酸盐沉淀法(生成的沉淀微粒细小,分离困难);吸附法(使用强酸性阳离子交换树脂,几乎能把它们完全除去)。

2).碱性药剂也可以用NaOH,但是由于生成微粒状沉淀而难于过滤,故用Ca(OH)2较好。

4.4  含砷废液

注意事项

1).As2O3是剧毒物质,其致命剂量为0.1克。因此,处理时必须十分谨慎。

2).含有机砷化合物时,先将其氧化分解,然后才进行处理(参照含重金属有机类废液的处理方法)。

处理方法(氢氧化物共沉淀法)

[原理]

用中和法处理不能把 As沉淀。通常使它与Ca、Mg、Ba、Fe、Al等的氢氧化物共沉淀而分离除去。用Fe(OH)3时,其最适宜的操作条件是:铁砷比(Fe/As)为30~50;pH为7~10。

[操作步骤]

1).废液中含砷量大时,加入Ca(OH)2溶液,调节pH至9.5附近,充分搅拌,先沉淀分离一部份砷。

2).在上述滤液中,加入FeCl3,使其铁砷比达到50,然后用碱调整pH至7~10之间,并进行搅拌。

3).把上述溶液放置一夜,然后过滤,保管好沉淀物。检查滤液不含As后,加以中和即可排放。此法可使砷的浓度降到0.05ppm以下。

[分析方法]

定量分析有铁共沉淀、浓缩——溶剂萃取——钼蓝法(见JIS K 0102 48.1);或铁共沉淀、浓缩——分离砷化氢——二乙基氨荒酸银法进行测定(见JIS K 0102 48.2)。

[备注]

除上述处理方法外,还有硫化物沉淀法(用盐酸酸化,然后用H2S或NaHS等试剂使之沉淀)及吸附法(用活性炭、活性矾土作吸附剂)。

4.5  含汞废液

注意事项

1).废液毒性大,经微生物等的作用后,会变成毒性更大的有机汞。因此,处理时必须做到充分安全。

2).含烷基汞之类的有机汞废液,要先把它分解转变为无机汞,然后才进行处理(参照有机汞的处理方法)。

3).不能含有金属汞。

 

处理方法之一(硫化物共沉淀法)

[原理]

Na2S或NaHS把Hg2+转变为难溶于水的HgS,然后使其与Fe(OH)3共沉淀而分离除去。如果使其pH值在10以上进行反应,HgS即变成胶体状态。此时,即使用滤纸过滤,也难于把它彻底清除。如果添加的Na2S过量时,则生成[HgS2]2-而沉淀容易发生溶解。腘a2S过量时,则生成[HgS2]2-而沉淀容易发生溶解。

[操作步骤]

1).于废液中加入对于FeSO410ppm)及Hg2+之浓度的1∶1当量的Na2S·9H2O,充分搅拌,并使废液之pH值保持在6~8范围内。

2).上述溶液经放置后,过滤沉淀并妥善保管好滤渣(用此法处理,可使Hg浓度降到0.05ppm以下)。

3).再用活性炭吸附法或离子交换树脂等方法,进一步处理滤液。

4).在处理后的废液中,确证检不出Hg后,才可排放。

处理方法之二(活性炭吸附法)

先稀释废液,使 Hg浓度在1ppm以下。然后加入NaCl,再调整pH值至6附近,加入过量的活性炭,搅拌约2小时,然后过滤,保管好滤渣。此法也可以直接除去有机汞。

处理方法之三(离子交换树脂法)

于含汞废液中加入NaCl,使之生成[HgCl4]2-络离子而被阴离子交换树脂所吸附。但随着汞的形态不同,有时此法效果不够理想。并且,当有有机溶剂存在时,此法也不适用。

[分析方法]

全汞的定量分析,用高锰酸钾分解——二苯基硫巴腙吸光光度法(见JIS K 0102 44.1.1)或用原子吸收光谱分析法。定性分析虽然也可以用检测箱进行,但若从其检出限度考虑,用它不能检测达到排放标准那样低浓度的废液。

[备注]

1).因为汞容易形成络离子,故处理时必须考虑汞的存在形态。

2).若用NaHS和ZnCl2代替Na2S+FeSO4,可以把汞清除到极微量的程度。例如,对含Hg 10ppm的废液1升,pH值在10.3,加入32毫克NaHS及80毫克ZnCl2进行处理。处理后,Hg的浓度降至0.003ppm。

4.6  含有机汞的废液

注意事项

含烷基汞之类废液,毒性特别大,处理时必须十分注意。

处理方法(氧化分解法)

用下述处理方法,先将有机汞转变成无机汞,然后再进行处理。

[操作步骤]

500毫升废液(含汞0.025毫克以下)中,加入浓硝酸60毫升及 6%的KMnO4水溶液20毫升,加热回流二小时。待KMnO4溶液的颜色消失时,把温度降到60℃以下,然后加入2毫升KMnO4溶液,再加热溶液。

[分析方法]

以烷基汞为对象的定量分析方法有:气相色谱法(见JISK 0102 44.2.1)和薄层色谱分离——二苯基硫巴腙吸光光度法(见JIS K 0102 44.2.2)。全汞的定量分析方法,与上述JIS K 0102 44.1.1所述方法相同。

[备注]

除上述的处理方法外,还有用NaOCl和NaOH或KMnO4H2SO4进行氧化,以及用活性炭吸附等方法。

4.7  含重金属的废液

注意事项

1).对含有机物、络离子及螯合物量大的废液,要先把它们分解除去(参照含重金属的有机类废液的处理方法)。

2).含Cr(Ⅲ)、CN等物质时,也要预先进行上述处理。

3).废液中含有两种以上的重金属时,因其处理的最适宜的pH值各不相同,必须加以注意。

 

处理方法

[原理]

把重金属离子转变成难溶于水的氢氧化物或硫化物等的盐类,然后进行共沉淀而除去。

1).氢氧化物共沉淀法

[操作步骤]

①在废液中加入FeCl3Fe2SO43,并加以充分搅拌。

②将Ca(OH)2制成石灰乳,然后加入上述废液中,调整 pH至 9~11(如果pH值过高,沉淀会再溶解)。

③溶液经放置后,过滤沉淀物。检查滤液确实不含重金属离子后,才把它中和排放。

[备注]

①如果含有螯合物时,往往不产生沉淀。但是,本法可以除去少量的螯合物。

②按照本法处理,可使Ca、Zn、Fe、Mn、Ni、Cr(Ⅲ)、As、Sb、Al、Co、Ag、Sn、Bi、及其它很多重金属生成氢氧化物沉淀而除去。

③共沉剂也可以用Al2SO43ZnCl2等物质。

④因在强碱性下,两性金属的沉淀会发生溶解。故要注意其最适宜的pH值(两性金属沉淀溶解的pH值为:Al3+8.5;Cr3+9.2;Sn2+10.6;Zn2+:>11;Pb2+:>11。但是,用共沉淀法处理时,由于产生沉淀的 pH值范围相当宽,因而,在pH值为9~11的条件下,全都能完全沉淀)。

⑤中和剂与其用HaOH,不如用Ca(OH)2为好。因Ca(OH)2可防止两性金属的沉淀再溶解,且其沉降性能也较好。

⑥如果用碳酸钠作中和剂,还可使Ca2+Sr2+Ba2+等离子生成难溶性的碳酸盐而除去(pH=10~11)。

2).硫化物共沉淀法

[操作步骤]

①废液中重金属的浓度要用水稀释至1%以下。

②加入Na2S或NaHS溶液,并充分搅拌。

③加入NaOH溶液,调整pH值至9.0~9.5。

④加入FeCl3溶液,调节pH值至8.0以上,然后放置一夜。

⑤用倾析法过滤沉淀,检查滤液确实不含重金属。

⑥再检查滤液有无S2-离子。如果含有S2-离子时,用H2O2将其氧化,中和后即可排放。

[分析方法]

定性分析用检测箱进行,或用二苯基硫巴腙(即双硫腙)溶液,检查有无产生颜色。定量分析则用二苯基硫巴腙吸光光度法或原子吸收光谱分析法(见JIS K 0102)。

[备注]

除上述的处理方法外,还有碳酸盐法(可用含碳酸钠的碱灰浆)、离子交换树脂法及吸附法(用活性炭)等。

4.8  含重金属的有机类废液

处理方法

先将妨碍处理重金属的有机物质,用氧化、吸附等适当的处理方法把它除去。然后才把它作无机类废液处理。

1).焚烧法

将含大量有机溶剂废液及有机物的溶液,进行焚烧处理,保管好残渣。

2).氧化分解法

参照含有机汞废液的处理方法。

3).活性炭吸附法

调整pH值至5左右,加入活性炭粉末,经常加以搅拌,经2~3小时后进行过滤(此法适用于处理稀溶液)。

4.9  含钡废液

处理方法

在废液中加入Na2SO4溶液,过滤生成的沉淀后,即可排放。

4.10  含硼废液

处理方法

把废液浓缩,或者用阴离子交换树脂吸附。对含有重金属的废液,按含重金属废液的处理方法进行处理。

4.11  含氟废液

处理方法

于废液中加入消化石灰乳,至废液充分呈碱性为止,并加以充分搅拌,放置一夜后进行过滤。滤液作含碱废液处理。此法不能把氟含量降到8ppm以下。要进一步降低氟的浓度时,需用阴离子交换树脂进行处理。

4.12  含氧化剂、还原剂的废液

注意事项

1).原则上将含氧化剂、还原剂的废液分别收集。但当把它们混合没有危险性时,也可以把它们收集在一起。

2).含铬酸盐时可作为含Cr(Ⅵ)的废液处理。

3).含重金属物质时,可作为含重金属的废液处理。

4).不含有害物质而其浓度在1%以下的废液,把它中和后即可排放。

处理方法

[操作步骤]

1).查明各氧化剂和还原剂,如果将其混合也没有危险性时,即可一面搅拌,一面将其中一种废液分次少量加入另一种废液中,使之反应。

2).取出少量反应液,调成酸性,用碘化钾——淀粉试纸进行检验。

3).试纸变蓝时(氧化剂过量):调整pH值至3,加入Na2SO3(用Na2S2O3FeSO4也可以)溶液,至试纸不变颜色为止。充分搅拌,然后把它放置一夜。

4).试纸不变色时(还原剂过量):调整pH值至3,加入H2O2使试纸刚刚变色为止。然后加入少量Na2SO3,把它放置一夜。

5).不管哪一种情况,都要用碱将其中和至 pH为 7,并使其含盐浓度在5%以下,才可排放。

4.13  含酸、碱、盐类物质的废液

注意事项

1).原则上将酸、碱、盐类废液分别收集。但如果没有妨碍,可将其互相中和,或用其处理其它的废液。

2).对含重金属及含氟的废液,要另外收集处理。

3).对黄磷、磷化氢、卤氧化磷、卤化磷、硫化磷等的废液,在碱性情况下,用H2O2将其氧化后,作为磷酸盐废液处理。对缩聚磷酸盐的废液,用硫酸酸化,然后将其煮沸2~3小时进行水解处理。

4).对其稀溶液,用大量水把它稀释到1%以下的浓度后,即可排放。

处理方法

[操作步骤]

1)查明即使将酸、碱废液互相混合也没有危险时,可分次少量将其中一种废液,加入另一种废液中。

2).用pH试纸(或pH计)检验,使加入的酸或碱的废液至溶液的pH约等于7。

3).用水稀释,使溶液浓度降到5%以下,然后把它排放。

4.14  含无机卤化物的废液

处理方法

[操作步骤]

1).将含AlBr3AlCl3ClSO3H、SnCl4TiCl4等无机类卤化物的废液,放入大号蒸发皿中,撒上高岭土——碳酸钠(1∶1)的干燥混合物。

2).把它充分混合后,喷洒1∶1的氨水,至没有NH4Cl白烟放出为止。

3).把它中和后放置,过滤沉淀物。检查滤液有无重金属离子。若无,则用大量水稀释后,即可排放。


 

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