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2 结果与讨论
2.1 离子交换树脂法
2.1.1 吸附部分
查阅相关文献,根据树脂D301 的使用参考标准的填装高度和运行速度,推算出其停留时间约为2.4~12 min,而试验实际填装高度为150 mm,则运行流量约为5.2~26.0 mL/min。
配制质量浓度为100 mg/L、pH 约为5.7 的含Cr(Ⅵ)废水15 L,使其流经试验用离子交换柱,保持流量约为20 mL/min。
该离子交换柱运行10.50 h,吸附质量浓度为100 mg/L 的含Cr(Ⅵ)废水12.7 L,吸附Cr(Ⅵ)的质量约为1 254.6 mg,Cr(Ⅵ)吸附率高达99.89 %以上,出水水质完全达标,可回收循环利用。
2.1.2 洗脱部分
将负载1 254.6 mg Cr ( Ⅵ ) 的交换柱,用5%NaOH 溶液以20 mL/min 的流速解吸,每收集100 mL流出液,测定一次Cr(Ⅵ)的浓度。
解吸的Cr(Ⅵ)主要集中在初始流出液的500 mL 体积中,约占吸附的Cr(Ⅵ)总质量的95%,浓缩了约70 倍,pH 为12.5。收集前48 min浓度较高的富集液,共820 mL,平均Cr(Ⅵ)质量浓度为1 506.00 mg/L,还原沉淀部分试验用水皆由此浓缩液配制。
另外,该洗脱曲线峰形陡峭,没有托尾现象,洗脱时间短、效率高且节省原材料。
2.2 FeSO4˙7H2O 还原沉淀法
2.2.1 pH 的影响
根据文献所述,FeSO4˙7H2O 适宜在碱性条件下还原Cr(Ⅵ) 〔10〕,故试验在pH≥7 的条件下进行。按照1.3.2 的方法,稀释含Cr(Ⅵ)浓缩液,使其质量浓度为500 mg/L,取100 mL 于250 mL 的烧杯中,分别调节pH 为7、8、9、10、11、12、13、13.5,在搅拌速度为150 r/min、FeSO4˙7H2O 投加量为2.5 倍理论值的条件下,通过测定反应100 min 后上清液的Cr(Ⅵ)浓度,考察pH 对Cr(Ⅵ)去除效果的影响。
碱性条件下,FeSO4˙7H2O 对Cr(Ⅵ)的去除率均高于99.31%,表明FeSO4˙7H2O 适宜在碱性条件下还原Cr(Ⅵ)。
2.2.2 反应时间的影响
按照1.3.2 的方法,稀释含Cr(Ⅵ)浓缩液,使其质量浓度为500 mg/L,取100 mL 于250 mL 烧杯中,在pH=12.5、搅拌速度为150 r/min、FeSO4˙7H2O 投加量为2.5 倍理论值的条件下,分别反应0、15、30、50、70、90、100 min,通过测定反应后上清液的Cr(Ⅵ)浓度,考察反应时间对Cr(Ⅵ)去除效果的影响,结果如图 4 所示。
反应时间越长,Cr(Ⅵ)去除率越高,但当反应时间>30 min 时,随着反应时间的延长,Cr(Ⅵ)去除率趋于平衡,故选用30 min 为最佳反应时间。
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