[发明专利]电镀废水处理中树脂再生与铬还原一步回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及离子交换法处理电镀废水中铬的问题，主要是离子交换操作中的树脂再生与六价铬还原为三价铬合为一步的技术。由于六价铬的剧毒性质，电镀含铬废水对水环境造成了严重的污染，因此含铬废水的处理一直是环境保护技术领域中的重要问题。

技术背景

用离子交换法处理电镀含铬废水可以实现水的循环利用和铬的回收。尤适用于大流量、低浓度废水。但在离子交换技术核心的树脂再生过程中，由于交换基团转型，使得树脂体积缩小，高浓度的碱液再生剂首先使表层树脂再生，表孔急骤缩小，致使再生剂难以向内扩散而把离子洗脱下来。因此难以提高再生效率和再生液浓度[1]。

另一方面，在处理电镀含铬废水使之无害化过程中，一般是将六价铬Cr⁶⁺还原为三价铬Cr³⁺，转变为Cr(OH)₃后填埋或加以利用。1972年Zievers[2]在镀铬槽之后使镀件首先进入还原槽，槽中装有亚硫酸氢钠原液，使镀件带来的Cr⁶⁺还原为Cr³⁺，然后才进入镀件清洗槽。清洗水经过阳离子和阴离子交换树脂得到回收的去离子水。1976年Yoshio Senoo[3][4]的处理方法是：含铬电镀废水先用还原剂将Cr⁶⁺还原为Cr³⁺，再用NaOH生成Cr(OH)₃沉淀，分离出沉淀后再用H₂O₂加上NaOH将Cr³⁺氧化成CrO₄^2-离子，再经过阳离子交换去除Na离子，用盐酸或硫酸再生，这样可以回收铬酸和水，回电镀车间再用。

1977年荻原善次的特许公报[5]表明，将吸附了Cr⁶⁺的阴离子交换树脂放在含有还原剂的酸性溶液中进行还原洗脱，有效地解吸铬离子，使交换柱得到再生。一般采用离子交换法处理含铬电镀废水时，传统的方法是用阴离子交换柱把废液中的铬酸吸附到树脂上，然后用NaOH或NaCl进行再生，再生时流出来的Cr⁶⁺溶液再用适当的还原剂处理，使之还原成低毒的Cr³⁺。该发明特许对传统操作进行了改进，在饱和树脂柱再生的同时，Cr⁶⁺在柱上即被还原为Cr³⁺，这样不仅再生容易进行，并且降低了再生剂用量。

从荻原善次所示的洗脱液液量与浓度关系曲线图可以得出，他所用的再生操作方式是与用NaOH作为再生剂的传统树脂固定床顺流式再生操作相同的。曲线的最大峰值Cr浓度只有3×10³ppm，即相当于3g/L，而大部分流出液Cr浓度均很低，因此再生效率很低，不可能达到实用的要求。

本发明采用还原剂与硫酸溶液作为再生剂，但不是用固定床顺流(或逆流)方式再生，而是用逆流悬浮流化床循环方式进行再生。由于采用逆流悬浮流化床方式，使得反应液与树脂表面有了更多更快的接触与复新的机会，而提高了反应效率。采用溶液循环流动使得反应生成物Cr³⁺的浓度不断地提高，直至终点。这样，既使再生反应容易进行，又可最大限度地提高溶液中Cr³⁺的浓度，可达24.5g/L；又可减少再生剂用量而接近理论值用量，使再生效率达到97％以上。所得Cr³⁺溶液可作为制作铬鞣剂原料，从而达到了实用的要求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的阴离子交换树脂柱的再生与Cr⁶⁺还原一步法的逆流流化床循环流程图；

图2是应用图1所示流程得到的再生还原反应时间与反应液中Cr³⁺浓度变化关系曲线图。

图1所示贮槽(1)中装有还原剂亚硫酸氢钠及硫酸溶液(2)，由泵(3)打入交换树指柱(4)底部，经过尼龙细网(5)和多孔隔板(6)后进入交换树脂柱(4)，使得装在柱中的阴离子交换树脂颗粒(7)悬浮、翻腾、流态化，经过反应后的溶液由柱顶部经尼龙细网(5)和多孔隔板(6)后流出，返回至贮槽(1)，树脂颗粒则留在柱内，如此循环流动。

发明内容