Xử lý nước thải chứa crom bằng phương pháp khử

Xử lý nước thải chứa crom bằng phương pháp khử

Trong các nhà máy hóa chất, nhà máy cơ khí chế tạo làm giàu quặng,… tạo ra nước thải chứa crom. Loại nước thải này thường tạo thành khi mạ crom làm trơ chi tiết và chứa crom hóa trị 6. Nồng độ cho phép của crom hóa trị 6 trong nước sông là 0,1 mg/l, crom hóa trị 3 là 0,5 mg/l. Có sự khác nhau do crom hóa trị 3 ít độc hơn crom hóa trị 6. Cơ sở của phương pháp hóa học để xử lý nước thải crom là phản ứng khử biến Cr6+ thành Cr3+, tiếp đó tách Cr3+ ở dạng hydroxýt kết tủa.

Những chất khử có thể là: natri sunfua Na2S, natri sunfit Na2SO¬3, natri bisunfit NaHSO3, polisunfit, sắt sunfat FeSO4, khí sunfurơ SO2, khói chứa SO2,…

Những phản ứng khử Cr6+ thành Cr3+ được biểu thị như sau:

- Với natri sunfit
Cr2O72- + 3S2- + 14H+  ==> Cr3+ + S0 + 7H2O  (1)

- với natri bisunfit:
Cr2O72- + 3HSO3- + 5H+  ==>  2Cr3+ + 3SO42- + 4H2O  (2)

- với sắt sunfat:
Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ ==>  2Cr3+ + 3Fe3+ + 4H2O (3)

Trong dung dịch nước natri sunfit bị thủy phân rất mạnh và tạo thành crom hydroxyt kết tủa do đó không cần phải cho thêm vôi:

S2- + 2H2O <==> H2S + 2OH-

Nếu dùng natri bisunfit và sắt sunfat thì phải cho thêm vôi sữa (hoặc một loại kiềm nào đó) để Cr3+ có thể lắng được

Cr3+ + 3OH- ==> Cr(OH)3 (kết tủa)

Ta thấy trong các phương trình (1), (2), (3), để khử Cr6+ thành Cr3+ các phản ứng luôn luôn diễn ra trong môi trường axit – tức là có mặt H+. Vì vậy để phản ứng diễn ra một cách triệt để người ta phải axít hóa nước thải cho tới pH = 2 – 4. Muốn vậy người ta thường hợp nhất nước thải chứa axit với nước thải chứa crom trong cùng một mạng lưới thoát nước hoặc phải cho thêm axit vào. Lượng hóa chất cần thiết theo lý thuyết có thể xác định theo công thức sau:

- Nếu dùng natri sunfua:            

[3(23.2 + 32)]/52.2 = 2,24.

- Nếu dùng natri bisunfit:           

[3(23 + 1 + 32 + 16.3)]/52.2 = 3,0.

- Nếu dùng sắt sunfat:                

[6(56 + 32 + 16.4 +14 + 16.7)]/52.2 = 16.

Trong đó 52 – nguyên tử lượng của crom; 23 - nguyên tử lượng của natri; 32 - nguyên tử lượng của lưu huỳnh; 1 - nguyên tử lượng của hydro; 16 - nguyên tử lượng của oxy; 56 - nguyên tử lượng của sắt.

Như vậy để khử 1 g Cr6+ thành Cr3+ đòi hỏi 2,24 g natri sunfit không ngậm nước (100%), 3 g natri bisunfit không ngậm nước và 16 g sắt sunfat ngậm nước FeSO4.7H2O.

Để đạt hiệu quả khử Cr6+ thành Cr3+ trong thực tế phải tiêu hao 1,25 lần so với lý thuyết nếu dùng natri sunfit và sắt sunfat và 1,75 lần nếu dùng natri bisaufit.

Lượng axit cần thiết cho vào khi tiến hành axit hóa tùy thuộc vào loại axit và pH của nước thải để đảm bảo pH = 2 – 4.

Lượng kiềm cần thiết cho vào sẽ tiêu hao cho việc trunh hòa axit tự do tức là tăng từ pH = 2 – 4 cho tới pH = 7, rồi sau đó lại tăng pH = 9, ngoài ra phải tiêu hao cho quá trình liên kết Cr3+ thành hydroxit.

Khi dùng vôi, thì ngoài Cr(OH)3 cặn còn chứa thạch cao CaSO4, Ca(OH)2, CaO, CaCO3,… Sau khi làm khô sẽ chứa cặn vào hố chứa. Nếu muốn dùng cặn crom hydroxit để làm chất màu xanh nên dùng kiềm natri hoặc kali. Tuy nhiên những loại kiềm này không có khả năng keo tụ như vôi sữa và do đó việc lắng cặn kết tủa của Cr(OH)3 sẽ khó khăn.

Dung tích và tính chất các loại cặn lắng tùy thuộc vào thành phần, tính chất nước thải, nồng độ crom, pH, liều lượng cũng như loại kiềm sử dụng.

Công nghệ xử lý nước thải chứa crom như sau:

Đầu tiên nước thải được điều hòa lưu lượng và nồng độ. Sau đó nếu kiểm tra thấy pH > 4 thì phải axit hóa, sao cho pH = 2 – 4 trước khi thực hiện phản ứng khử, đồng thời cũng phải xác định nồng độ Cr6+ để xác định lượng chất khử cần thiết.

Chất khử thường được chuẩn bị dưới dạng dung dịch 10% và cho vào bể phản ứng nhờ thiết bị định lượng. Lượng dung dịch cho vào phải đủ để khử hoàn toàn Cr6+ thành Cr3+. Thời gian khuấy trộn ở bể phản ứng thường dưới 30 ph. Sau đó nếu phản ứng khử đã kết thúc thì tiếp tục cho vôi sữa vào. Vôi sữa được chuẩn bị với nồng độ 2,5% theo hoạt tính CaO và cho vào với lượng sao cho pH = 9. Tiếp tục khuấy trộn 3 – 5 ph và cuối cùng cho nước thải sang bể lắng. Thời gian lắng thường không quá 2h.

Trong các phân xưởng mạ, nước thải thường được phân ra ba nhóm: nước chứa 5 – 10 mg/l, nước chứa 17 – 105 (đôi khi lớn hơn 105) mg/l crom (theo Cr6+) và nước thải chứa axit và kiềm.

Cộng đồng KS.CNKTMT trên Zalo

Tham gia cộng đồng trên Zalo để nhận được sự tương tác tốt hơn.

Cộng đồng JOB-CNKTMT trên Zalo

Nhóm đăng và tìm thông tin tuyển dụng ngành môi trường.

Hướng Dẫn Download | Liên Hệ

Like và chia sẻ bài viết này ủng hộ mình nhé!