在pH為7.2~7.5之間時,直接加入少量Na2S溶液與絮凝劑,攪拌后迅速生成大礬花狀絮凝沉淀物。靜置后取上清液500mL,按4mL/L的量先加處理劑,再加絮凝劑攪拌,無沉淀生成;加苛性鈉溶液將pH逐漸調(diào)高至9,亦無沉淀生成。下部溶液中加稀鹽酸調(diào)pH至3.0,有部分沉淀溶解,液色帶藍(lán)(應(yīng)為部分CuS溶解)。
3.4.2.2DTCR沉淀法
在另一份1L溶液中先加苛性鈉溶液調(diào)pH至8.0~8.5,加處理劑3mL攪拌,無明顯沉淀生成;加絮凝劑攪拌后,有帶黃色沉淀物生成。靜置20min后,取上清液500mL,加入少量Na2S溶液,又有少量黑色沉淀物生成(應(yīng)為NiS與CuS)。下部含沉淀的溶液加稀鹽酸調(diào)pH至3.0,絕大部分沉淀溶解,溶液呈DTCR本色(即黃色)。過濾此液后,于過濾液中加苛性鈉溶液調(diào)pH至7.2,又渾黃;再加少量Na2S溶液,又生成大量黑黃色沉淀。
3.4.3過量DTCR條件下的混合廢水處理試驗
按1kg/m3加入過量的DTCR,對混合廢水進(jìn)行處理,發(fā)現(xiàn)靜置2h也難以沉降沉淀,于是減量(DTCR仍過量)處理,結(jié)果如下:
1L燒杯中加入亮鎳液1.5mL、光亮酸銅液1.5mL、光亮酸錫液1mL、氯化鉀鍍鋅液3mL、工業(yè)級FeSO4·7H2O5g,并將新配的含工業(yè)鉻酐5g/L的低鉻彩鈍液2mL用亞硫酸氫鈉還原至藍(lán)色后作為Cr3+加入其中,然后用地下水將上述混合液稀釋至1L,再加堿鋅液3mL后攪拌,此時溶液呈渾黑色,pH為5.4,開始有沉淀生成。加苛性鈉溶液調(diào)pH至8.2,加入DTCR濃液0.2mL,按說明書要求,強(qiáng)烈攪拌12min。折算DTCR加入量約258g/m3,是本獻(xiàn)[2]推薦用量(50g/m3)的5倍多,單DTCR的成本就要6.7元/m3。按文獻(xiàn)[2]加0.2g/L三氯化鐵,緩慢攪拌5min后靜置,無礬花狀沉淀生成,沉降非常慢,似乎以膠體狀為主。再加少量絮凝劑,緩慢攪拌5min后靜置,仍無礬花狀沉淀生成,沉降仍慢;30min后有3/5體積的黑色細(xì)狀沉淀,1h后才有約1/2體積沉淀。取上部無色透明清液250mL,加少量Na2S溶液,無明顯沉淀生成;加入少量絮凝劑,有絮狀白色沉淀生成(殘存Zn2+生成ZnS,或是Sn(OH)2復(fù)溶生成了SnS)。再靜置沉淀后,小心傾出上部清液,保留含細(xì)狀黑色污泥液500mL,攪拌下加稀鹽酸小心地調(diào)pH至3.5,沉淀又幾乎溶完。靜置后上部呈DTCR原本的棕黃色且渾濁,底部有少量帶黃色的沉淀。
4·討論
4.1pH的選擇
DTCR使用說明書講:“pH范圍為3~10,大多數(shù)情況為7~9。”這與文獻(xiàn)[2]中所述類似。但本試驗卻表明,在微酸性條件下,DTCR難以捕集沉淀重金屬離子,當(dāng)pH為3.0~3.5時,即使生成了沉淀,也幾乎全部溶解。本試驗將pH控制在8.0~8.5而不是更高,是基于以下考慮:(1)pH過高時,投堿量大,若無異于中和沉淀法時的pH,成本非但不能下降,反而增加了DTCR成本;(2)從許多文獻(xiàn)中可查出,鋁化合物中只有Al(OH)3難溶于水(在25°C的微堿性條件下,Al(OH)3的Ksp為1.9×10?33),開始生成沉淀的pH為4.0~4.9,而沉淀開始復(fù)溶的pH僅7.8(生成鋁酸鈉NaAl(OH)4或偏鋁酸鈉NaAl2·2H2O[3])。這對于有鋁及鋁合金電鍍、拋光、轉(zhuǎn)化膜等加工的電鍍廠是十分不利的,很易超過現(xiàn)行總鋁3.0或2.0mg/L的排放限值。目前尚未見有報道證實DTCR對Al3+具有沉淀作用。
4.2DTCR沉淀物
本試驗表明,當(dāng)DTCR加入量少時,加稀鹽酸調(diào)含沉淀物污水的pH為3.0~3.5時,生成的沉淀幾乎溶完。即使不惜成本地過量投加DTCR,生成的沉淀也大部分溶解,溶解后溶液呈DTCR本色。認(rèn)真分析有3種可能。
(1)仍以中和沉淀為主,沉淀物主要為在酸性條件下均會溶解的氫氧化物。3.4.1試驗表明,即使不加DTCR,在自然的pH條件下生成Zn(OH)2沉淀時,部分Cu2+、Ni2+也被共凝沉淀。3.4.3試驗發(fā)現(xiàn),在pH=5.4時不加DTCR,也有部分氫氧化物生成。若文獻(xiàn)[1-2]中DTCR沉淀物耐酸的說法是對的,則可肯定,其沉淀實質(zhì)仍以中和沉淀為主,生成的沉淀物絕大部分為氫氧化物。
(2)即使生成了DTCR沉淀物,又會轉(zhuǎn)化為氫氧化物。
文獻(xiàn)與說明書都要求進(jìn)行長時間攪拌與靜置沉淀。而至今未見DTCR金屬沉淀物溶度積常數(shù)的任何報道,無法從理論上比較其與對應(yīng)氫氧化物或硫化物的穩(wěn)定性。但按照沉淀理論與沉淀轉(zhuǎn)換原理,Ksp越小的沉淀物越先生成,而在存放期間,Ksp大的沉淀物會轉(zhuǎn)化為Ksp更小的沉淀物。本試驗表明,沉淀在pH為3.0~3.5時絕大部分會復(fù)溶且溶液呈DTCR溶液的棕黃本色。因此,可以作以下推測:即使生成了DTCR沉淀物,但絕大部分的Ksp比對應(yīng)氫氧化物的Ksp要大得多,在攪拌與靜置較長時間內(nèi),DTCR沉淀物又較快地轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的氫氧化物,僅有少部分DTCR沉淀物轉(zhuǎn)化為不溶于酸的沉淀物。
(3)加入DTCR只是“走過場”。
雖然澄清后的廢水可無色透明(可能是因生成氫氧化物時被共凝沉淀了),但是真正起到沉淀作用的DTCR很少;在對沉淀物加稀鹽酸下調(diào)pH至3.0~3.5時,氫氧化物溶解后,又現(xiàn)出DTCR溶液棕黃色的本來面目。3.4.2.2對復(fù)溶后的沉淀液過濾后再試驗,pH為7.2,再加Na2S,又生成大量黑黃色沉淀,亦系證明。
4.3實際操作的困難性