专利名称：一种利用电弧放电去除废水中可溶性Cr(Ⅵ)的方法
技术领域：
本发明涉及环境污水处理领域，具体涉及是一种利用电弧放电去除废水中可溶性 Cr( VI)。
背景技术：
铬(Cr)化合物是冶金工业、金属加工电镀、颜料、印染、纺织品生产以及制革等行 业不可缺少的工业原料。这些工业每天都会产出大量含Cr废水。其中Cr(VI)具有强氧 化性，极易溶于水，在环境中有很强的流动性。与其他价态的Cr相比，Cr(VI)的毒性最大， 是致癌、致畸、致突变的“三致”污染物。国际癌症研究所已经把Cr( VI)归为致癌物。鉴 于Cr(VI)的极大危害性，世界各国都严格控制Cr( VI)的排放。因此，高Cr(VI)工业废 水在排放之前必须经过除Cr ( VI)处理。目前处理含Cr ( VI)废水的方法主要有还原-沉淀、吸附、离子交换、电沉积、生物 除铬、反渗透以及电渗析等。其中，还原-沉淀法应用最为广泛，其基本原理是在酸性条件 下向含Cr(VI)废水中加入还原剂将Cr( VI)还原成毒性较小的Cr (III)，然后再加入碱性 药剂提高溶液PH值形成Cr (OH) 3沉淀，最后分离去除。但此技术仍存在许多弊端，如为保证 Cr(VI)被充分还原，需加入过量的还原剂，不但增加处理成本，还造成资源浪费，同时产生 大量污泥，易造成二次污染。近年来，一些研究人员采用电化学法还原Cr (VI)，此方法需要 消耗Fe电极，并易产生钝化现象，还原效率低。其它处理方法也都各有缺点，如吸附法速率 慢，饱和吸附剂难再生；离子交换法同样存在离子交换树脂难再生，操作复杂等缺点。因此，建立一种不产生二次污染，操作简单的含Cr( VI)废水处理方法极为迫切。 本发明利用电弧放电能高效还原Cr( VI)，同时不需要任何化学还原剂，具有环保、设备要 求简单、操作方便等优点，因而非常实用，有很好的应用前景。
发明内容
鉴于化学还原法还原Cr ( VI )需大量还原剂，产生大量污泥易造成二次污染等缺 点，本发明提供一种简单、高效、无需任何化学还原剂的Cr ( VI)还原方法。发明技术方案—种利用电弧放电去除废水中可溶性Cr( VI)的方法，其特征在于包括下列步 骤(1)、将待处理的含可溶性Cr ( VI)废水溶液调节到一定的PH值，导入到密闭电弧 放电装置；(2)、在密闭电弧放电装置通入放电气体，接通直流电源进行放电处理；放电处理 10-15分钟即可有效还原溶液中Cr( VI)。所述的利用电弧放电去除废水中可溶性Cr( VI)的方法，其特征在于所述的电 弧放电装置是一密闭的有机玻璃容器作为放电容器，放电容器中导入待处理的含可溶性 Cr(VI)废水溶液，容器的底部安装不锈钢板作为阴极，上端有放电气体的进气口和出气口，溶液液面上端有一不锈钢针作为阳极，并且阳极与液面的距离3-5mm。放电时通过进气 口通入放电气体。所述的所述的利用电弧放电去除废水中可溶性Cr ( VI )的方法，其特征在于所述 的PH值调节在小于2或大于8时，还原效果较好；直流放电的电压范围1350-1650V，电流 为35-45毫安；所述的放电气体为氩气。发明原理气体电弧放电可产生大量电子、低能离子(主要为带一个单位正电荷的氩离子) 及宽波长范围的紫外光，在这些物理因素的综合作用下，水分子被电离生成水合电子、氢原 子及羟基自由基等各种自由基。其中水合电子、氢原子等还原性自由基可有效还原Cr (VI) 至Cr( III)，反应式如下eaq>Cr ( VI) — Cr (III) K = 2. 1 X 101CIL/ (mol s)，pH 7H +Cr ( VI) — Cr (III) K = 2. 0X101CIL/ (mol s)，pH 7本发明利用等离子体气体电弧放电装置还原含铬废水中Cr( VI)，方法独特新颖， 还原效率高，不需任何化学试剂。而且所需设备简单，操作方便，成本也较低，便于推广使用。
图1为电弧放电装置的结构示意图。图2为不同pH的重铬酸钾溶液中Cr( VI)相对浓度随氩气电弧放电处理时间的 变化(Cr ( VI)初始浓度为40 u g/ml)。
具体实施例方式如附图1所示，本装置结构包括A 电流表；B 不锈钢针(阳极)；C 不锈钢板(阴 极)；D:有机玻璃容器；E:磁转子；F:磁力搅拌器；G:冷却装置；I 进气口 ；0:出气口；S: 样品溶液；R:电阻；V:电压表。分别调节Cr( VI)浓度均为40 ii g/ml的重铬酸钾溶液pH值至2. 0、5. 9、8. 0，各取 20ml注入放电有机玻璃容器D中，通入氩气，在电压约为1500V，电流40mA条件下放电处理 10分钟，每隔两分钟取样一次。试验完毕，利用二苯碳酰二胼分光光度法测定溶液中残存的 Cr(VI)相对浓度。根据实验结果，pH 2的重铬酸钾溶液中Cr( VI)在放电处理2min时去 除率就已达97.6%，pH 8溶液中Cr(VI)去除率在放电处理lOmin时达到97%以上，已基 本达到pH 2条件下放电处理相同时间Cr( VI)的去除水平，试验结果见附图2。以上实验 结果表明氩气电弧放电可高效、快速还原溶液中Cr ( VI)。
权利要求
一种利用电弧放电去除废水中可溶性Cr(Ⅵ)的方法，其特征在于包括下列步骤(1)、将待处理的含可溶性Cr(Ⅵ)废水溶液调节到一定的PH值，导入到密闭电弧放电装置；(2)、在密闭电弧放电装置通入放电气体，接通直流电源进行放电处理；放电处理10 15分钟即可有效还原溶液中Cr(Ⅵ)。
2.根据权利要求1所述的利用电弧放电去除废水中可溶性Cr(VI)的方法，其特征在 于所述的电弧放电装置是一密闭的有机玻璃容器作为放电容器，放电容器中导入待处理的 含可溶性Cr (VI)废水溶液，容器的底部安装不锈钢板作为阴极，上端有放电气体的进气口 和出气口，溶液液面上端有一不锈钢针作为阳极，并且阳极与液面的距离3-5mm。
3.根据权利要求1或2所述的所述的利用电弧放电去除废水中可溶性Cr(VI)的方 法，其特征在于所述的PH值调节在小于2或大于8时，还原效果较好；直流放电的电压范围 1350-1650V,电流为35-45毫安；所述的放电气体为氩气。
全文摘要
本发明公开一种利用电弧放电去除废水中可溶性Cr(Ⅵ)的方法，具体步骤为将待处理的含可溶性Cr(Ⅵ)废水溶液调节到一定的pH值导入到密闭电弧放电装置；在密闭电弧放电装置通入放电气体，接通直流电源进行放电处理；放电处理10-15分钟即可有效还原溶液中Cr(Ⅵ)。本发明利用等离子体气体电弧放电装置还原含铬废水中Cr(Ⅵ)，方法独特新颖，还原效率高，不需任何化学试剂。而且所需设备简单，操作方便，成本也较低，便于推广使用。
文档编号C02F1/62GK101973609SQ201010508530
公开日2011年2月16日 申请日期2010年10月14日 优先权日2010年10月14日
发明者余增亮, 柯志刚, 黄青 申请人:中国科学院等离子体物理研究所