電鍍廢水來源于電 鍍生產(chǎn)過程中的鍍件清洗 、鍍液過濾工序以及因操作或管理不善導(dǎo)致的 “ 跑 、冒 、滴 、漏 ”等 。電鍍廢水主要含有鉻 、 銅 、鎳、鋅 、錫等金屬離子，其次是酸、堿類污染物 ，有些還含有氰化物、 表面活性劑等 〔1〕。 2008 年實(shí)施的 GB 21900— 2008《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》首次將 CODCr 納入考量指標(biāo)，其規(guī)定 CODCr 排放限值為 80 mg/L〔2〕。
目前電鍍廢水的物化處理方法主要是集中處理廢水中的各種重金屬，對(duì)去除 CODCr 考慮甚少 ，而且各種物化方法不同程度 地存在工藝復(fù)雜 、能耗大 、成本高 、占地面積大 、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高 、有二次污染等問題，需對(duì)現(xiàn)有處理方法進(jìn)行調(diào)整 。粉末活性炭活性污泥 法 (PACT 法 ) 是美國杜邦公司開發(fā)的一種強(qiáng)化生物處理方法，此法可充分發(fā)揮活性炭的優(yōu)良吸附能力及微生物氧化的 協(xié)同增效作用 ，其抗毒能力和分解作用均較強(qiáng) 〔3〕。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道 〔4, 5, 6, 7〕，與 SBR 法相比 ，PACT 法在處理印染廢水 、有機(jī)廢水 、化工廢水和含重金屬的工業(yè)廢水時(shí)具有明顯的優(yōu)勢(shì) ，且處理效果良好，可用于處理電鍍廢水。筆者采用粉末活性炭對(duì)電鍍廢水中的 CODCr 進(jìn)行靜態(tài)吸附研究，以期為 PACT 法處理電鍍廢水奠定一定的理論基礎(chǔ) 。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 材料與儀器
水樣： 晉江東石鎮(zhèn)華懋電鍍集控區(qū)二次廢水，其水質(zhì)指標(biāo)：顏色呈黃綠色 ，CODCr 約為260 ~420 mg/L，pH 為 6.5~8.0，Cu2+約為18.11~24.67 mg/L，總鉻為 0.08~0.16 mg/L，Zn2+約 8.57~14.11 mg/L，Ni2+約 8.43~13.78 mg/L。
吸附劑 ： 商用粉末活性炭 (PAC)、 顆粒活性炭(GAC)，廣東汕頭西隴化工有限公司提供，使用前在 105 ℃下預(yù)干燥2 h〔8〕。
儀器 ： DELTA-320 型精密 pH 計(jì) ，梅特勒-托利多公司 ; TAS-986 原子吸收分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限公司 ; ZHWY-211B 型恒溫培養(yǎng)振蕩器 ，廈門德科科技有限公司 ; DHG-9070A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司 。
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
稱取一定質(zhì)量的 PAC 置于 500 mL 錐形瓶中 ，加 入 250 mL 電鍍廢水 ，在一定溫度和 pH 條件下 ，以 150 r/min 的速度振蕩吸附一定時(shí)間 ，靜置 、 過濾 ，測(cè)定濾液的 CODCr〔9〕。
1.3 分析方法
CODCr、Zn、Cu、Ni、Cr、pH 均采用標(biāo)準(zhǔn)分析方法 〔10〕 進(jìn)行測(cè)定 。
2 結(jié)果與討論
2.1 PAC與 GAC 的吸附效果比較
在反應(yīng)溫度為 25 ℃、 振蕩速度為 150 r/min、 反應(yīng)時(shí)間為 2 h 的實(shí)驗(yàn)條件下 ，考察了 PAC 和 GAC 對(duì)電鍍廢水中 CODCr 的去除效果。 根據(jù)文獻(xiàn)〔11〕，選擇 PAC 投加量為 15～220 mg/L，結(jié)果如表 1 所示 。由表1 可以看出 ，PAC 對(duì)電鍍廢水的CODCr 去 除效果高于 GAC，這與 PAC 具有更大的比表面積相一致。
? 2.2 PAC 投加量對(duì) CODCr 去除效果的影響
在 25 ℃ 下投加一定 量 的 PAC，振蕩吸附 12 h，過濾，測(cè)定濾液的 CODCr，結(jié)果如圖 1 所示。
?圖 1 PAC 投加量對(duì) CODCr 去除效果的影響
由圖 1 可知 ，PAC 投加量對(duì) CODCr 的去除效果影響較大，隨 PAC 投加量的增加 CODCr 去除率逐漸提高，當(dāng) PAC 超過 0.8 g/L 時(shí) ，CODCr 去除率逐漸趨于平穩(wěn)。 由此確定 PAC 最佳投加量為 0.8 g/L。
2.3 吸附時(shí)間對(duì) CODCr 去除效果的影響
在 25 ℃下加入 0.8 g/L PAC，每隔 1 h 取樣 ，過濾后測(cè)定其 CODCr，考察吸附時(shí)間對(duì) CODCr 去除率的影響 ，見圖 2。
?圖 2 吸附時(shí)間對(duì) CODCr 去除效果的影響
由圖 2 可知 ，CODCr 隨 PAC 吸附時(shí)間的延長呈下降趨勢(shì) ，2 h 時(shí)吸附趨于平衡，隨后 CODCr 去除率穩(wěn)定在 21%～25%。 確定 PAC 最佳吸附時(shí)間為 2 h。
2.4 pH 對(duì) PAC 吸附效果的影響
在吸附溫度為 25 ℃ 、PAC 投加量為 0.8 g/L 的條件下 ，用 1 mol/L 的 H2SO4 和 NaOH 調(diào)節(jié)廢水的 pH 至 6.5～8.5( 考慮到后續(xù)的 生化處理，實(shí)驗(yàn)考察了活性污泥微生物最適宜生長的 pH 范圍 )，吸附 2 h 后過濾，測(cè)定濾液 CODCr，結(jié)果如圖 3 所示。
?圖 3 pH 對(duì) PAC 吸附效果的影響
由圖 3 可知 ，在實(shí)驗(yàn)考察的整個(gè) pH 范圍內(nèi) ， CODCr 去除率呈先上升后下降的趨勢(shì) ，pH=8 時(shí)去除效果最佳。 這可能是由于在此 pH 范圍內(nèi) ，PAC 表面發(fā)生了堿性離解 ，使得 PAC 帶正電 ，水中有機(jī)物的主要官能團(tuán)如羧基、 酚羥基等因失去質(zhì)子而帶負(fù)電 ，增強(qiáng)了吸附劑與吸附質(zhì)之間的黏附作用 ，從而提高了 PAC 對(duì) CODCr 的去除效果 〔12〕。 實(shí)驗(yàn)確定吸附過程中最適宜的 pH 為 8。
2.5 溫度對(duì) PAC 吸附效果的影響
調(diào)節(jié)廢水 pH 至 8，在 PAC 投加量為 0.8 g/L、 吸附時(shí)間為 2 h 的條件下 ，考察溫度對(duì) PAC 吸附效果的 影響 ，結(jié)果如圖 4 所示 。
?圖 4 溫度對(duì) PAC 吸附效果的影響
由圖 4可知 ，隨著溫度的升高 ，PAC 對(duì) CODCr 的去除效果反而降低 ，溫度為 10 ℃ 時(shí)的去除效果最好 。 這是因?yàn)槲竭^程一般為放熱反應(yīng) ，溫度升高不利于吸附反應(yīng)的進(jìn)行 。 出于能耗與經(jīng)濟(jì)性方面的考慮 ，最終確定吸附溫度為 25 ℃。
2.6 吸附等溫線模型
向 10 個(gè)錐形瓶中分別加入 250 mL 電鍍廢水 ，投加 0 ～800 mg PAC，在前述最優(yōu)吸附條件下進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)定吸附后水樣的 CODCr，確定相應(yīng)的吸附等溫線。 據(jù)文獻(xiàn)〔9〕，采用 CODCr 或 TOC 表征溶于廢水中的有機(jī)物濃度，其吸附等溫線可用單組分吸附等溫式表示，但吸附等溫線可能呈曲線或折線 。
整理數(shù)據(jù)進(jìn)行 Freundlich 吸附等溫線擬合( 見圖 5)，得到實(shí)驗(yàn)溫度下 PAC 對(duì) CODCr 的吸附等溫式 ：
?圖 5 Freundlich 吸附等溫線擬合（ 25 ℃）
式中 ： Qe———平衡吸附量，mg/mg;
Ce——CODCr 的吸附平衡質(zhì)量濃度 ，mg/L;
K 及 1/n——無量綱吸附常數(shù)。
一 般 吸 附 常 數(shù) 1/n>2 時(shí) ，就 可 認(rèn) 為 吸 附 劑 對(duì) CODCr 的吸附性能較差 〔13〕。 本實(shí)驗(yàn)中 PAC 對(duì) CODCr 的吸附常數(shù) 1/n 為 8.93>2，故 PAC 對(duì)電鍍廢水中的 CODCr 吸附性能較差。具體參見污水技術(shù)資料更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3 結(jié)論
(1)去除電鍍廢水中的 CODCr 時(shí) ，粉末活性炭的效果優(yōu)于顆粒活性炭 ，其 CODCr 去除率為 14.3 % 。(2)PAC 的最佳吸附條件 ： 溫度為 25 ℃ ，pH=8，PAC 投加量為 0.8 g/L，吸附時(shí)間為 2 h，在此條件下 ， CODCr 的去除率在 20 %左右 。 (3)Freundlich 等溫?cái)M合表明 ： PAC 對(duì)電鍍廢水中的 CODCr 吸附效果較差。
