восстановление сульфитом натрия
Сr2О72- + 3S032- + 8Н+ → 2Сr3+ + 3S042- + 4Н20
восстановление бисульфитом натрия
Сr2О72- + 3HS03- + 5Н+ → 2Сr3+ + 3S042- + 4Н20
восстановление пиросульфитом натрия
2Сr2О72- + 3S2052- + 10Н+ → 4Сr3+ + 6S042- + 5Н20
восстановление дитионитом натрия
Сr2О72- + 3S2042- + 6Н+ → 2Сr3+ + 2S042- + 3Н20
Теоретические дозы реагентов-восстановителей составляют (мг/1мг Сг6+):для сульфита 3,63, бисульфита 3,0, пиросульфита 2,88, дитионита натрия 1,67.
Соли сернистой кислоты добавляют к сточным водам в виде 10 %-ных водныхрастворов. Доза восстановителя зависит от исходной концентрации Сг3+в сточной воде и величины рН. Скорость и полнота реакций восстановления Сг6+до Сг3+ в большой степени также зависят от величины рН реакционнойсмеси. Наибольшая скорость реакций восстановления достигается в кислой средепри рН=2-2,5, что обычно требует дополнительного подкисления сточных вод10-15%-ным раствором серной кислоты (возможно использование растворов другихминеральных кислот). В табл. приведены удельные расходы натриевых солейсернистой кислоты, необходимые для восстановления одной весовой частишестивалентного хрома при обработке сточных вод с различной исходнойконцентрацией Сг6+ и различной величиной рН.
Передозирование восстановителя недопустимо; перерасход реагента даже на10% приводит к образованию комплексных солей трехвалентного хрома и сернойкислоты, которые не полностью разрушаются при последующей нейтрализации сточныхвод.
В качестве реагентов-восстановителей можно также использовать отходыметаллического железа (в виде стальной стружки, скрапа и т.п.), или сульфатдвухвалентного железа. В первом случае подкисленные до рН 2 сточные водыфильтруют через находящийся в реакторе слой железной стружки при постоянномбарботировании воздухом. Во втором случае раствор сульфата железа (в виде10%-ного водного раствора) вводят в реактор, в который поступают сточные воды.В отличие от солей сернистой кислоты восстановление Сr6+ до Сг3+ солями двухвалентного железа протекает сдостаточно высокой скоростью не только в кислой, но и в нейтральной и щелочнойсредах по реакциям:
Сr2О72- + 6Fe2+ + 14Н+ → 2Сr3+ + 6Fe2+ + 7Н20
Сr2О72- + 3Fe(OH)2 +4Н2O → 4Сr(OH)3↓+ 3Fe(OH)3↓ + 2OН-
Поэтому в случае применения сульфата железа (II) в качествереагента-восстановителя предварительное подкисление сточных вод не требуется, адля полного восстановления Сг6+ до Сг3+ необходим лишьнезначительный избыток реагента (около 5 % от стехиометрического количества)независимо от исходной концентрации Сг6+ в сточных водах и величинырН. Недостатком использования сульфата железа, а также железосодержащейсуспензией по методу ферритизации, в качестве реагентов-восстановителей посравнению с солями сернистой кислоты является более чем 4-кратное увеличениеобъема образующихся при последующей нейтрализации твердых осадков, поскольку на1 массовую часть осадка гидроокиси хрома дополнительно образуется 3,12 массовыхчастей осадка гидроксида железа (III).
В качестве реагентов для восстановления Сг6+ до Сг3+можно также применять пероксид водорода (в кислой среде), сернистый газ,гидразин (в нейтральной или слабощелочной среде).
Таблица
Необходимые дозы (мг на 1 мг Сr3+) сульфита натрия (А), бисульфитанатрия (Б), пиросульфита и дитионита натрия (В) при обработке сточных вод,содержащих соединения шестивалентного хрома
| Концентрация мг/л | рН1 | рН2 | рНЗ | рН4 | ||||||||||||||
| Сr(VI), | A | Б | B | A | Б | B | A | Б | B | A | Б | B | ||||||
| 10 | 15 8,0 4,4 | 20 9,0 5,0 | 25 9,3 5,2 | 40 10,6 5,9 | ||||||||||||||
| 20 | 10 6,5 3,6 | 16 8,0 4,4 | 20 8,4 4,7 | 25 9,3 5,2 | ||||||||||||||
| 30 | 9 6,25 3,47 | 13 7,75 4,3 | 16 8,25 4,6 | 20 8,85 4,9 | ||||||||||||||
| 40 | 8 6,1 3,4 | 9 7,2 4,0 | 13 8,0 4,4 | 16 8,5 4,7 | ||||||||||||||
| 50 | 7,5 5,7 3,16 | 8,2 6,95 3,9 | 9,5 7,5 4,16 | 11,5 8,2 4,55 | ||||||||||||||
| 60 | 7,25 5,5 3,1 | 7,9 6,5 3,6 | 9,3 7,3 4,05 | 10,3 8,0 4,4 | ||||||||||||||
| 75 | 7,0 5,25 2,92 | 7,5 6,15 3,42 | 8,0 6,9 3,8 | 9,0 7,6 4,2 | ||||||||||||||
| 80 | 6,7 5,2 2,9 | 7,1 6,2 3,4 | 7,8 7,0 3,9 | 8,7 7,4 4,1 | ||||||||||||||
| 100 | 6,5 5,0 2,8 | 6,7 5,6 3,1 | 7,3 6,5 3,6 | 8,0 7,2 4,0 | ||||||||||||||
| 150 | 6,0 4,5 2,5 | 6,2 5,2 2,9 | 6,7 5,8 3,2 | 7,3 6,55 3,6 | ||||||||||||||
| 200 | 5,5 4,0 2,2 | 5,8 5,0 2,8 | 6,3 5,5 3,05 | 6,8 6,2 3,44 | ||||||||||||||
| 250 | 5,25 4,0 2,2 | 5,6 5,0 2,8 | 6,0 5,45 3,03 | 6,6 6,15 3,42 | ||||||||||||||
| 300 | 5,0 4,0 2,2 | 5,4 5,0 2,8 | 5,8 5,4 3,0 | 6,4 6,1 3,39 | ||||||||||||||
| 400 | 4,8 4,0 2,2 | 5,3 4,6 2,55 | 5,6 5,35 2,97 | 6,1 6,0 3,33 | ||||||||||||||
| 500 | 4,7 4,0 2,2 | 5,2 4,5 2,5 | 5,5 5,3 2,94 | 6,0 5,6 3,1 | ||||||||||||||
| 600 | 4,5 4,0 2,2 | 5,2 4,45 2,47 | 5,5 5,3 2,94 | 6,0 5,55 3,08 | ||||||||||||||
При обработке хромсодержащих сточных вод на установкахпериодического действия рекомендуется использовать два реактора, причемполезный объем каждого из реакторов следует принимать равным расчетномучасовому расходу сточных вод. При обработке стоков на установках непрерывногодействия полезную емкость реактора рекомендуется принимать равной 30-тиминутному расчетному расходу.
После окончания реакции восстановления Сг6+ в кислой среде сточные водыподвергают нейтрализации с целью осаждения Сг3+ в виде гидроксида по реакции
Сr3+ + ЗОН-→ Сr(ОН)3↓.
На установках непрерывного действия нейтрализацию кислых вод, содержащихСг3+, проводятпосле их предварительного смешивания с другими кислыми и щелочными сточнымиводами гальванопроизводства.