引言
铁氧体法不单能净化含重金属废水，况且能从废水中回收有价金属。是以，铁氧体法被以为是一种管教含铬废水最具潜力的技艺。但是，由于高的合成温度，该技艺尚未在产业上得到普及运用。是以，昆明理工大学的郑永兴等研讨人员对常温合成铬铁矿的可行性举办通盘研讨，并考察了其关键成分对出水水质、合成产品结晶动做和安稳性的影响。研讨成果讲明，颠末常温铁氧体法管教后，废水中铬的去除率超出99.0%，上清液中铬的浓度抵达浑水排放准则，况且升高充气速度、搅拌速度和反合时光再有益于安稳铬铁矿的造成。颠末常温铁氧体法得到的颗粒布局精细，最大粒径可达52μm。在合成流程中，铬慢慢地加入尖晶石晶体布局，合成铬铁矿的分子式为Fe3-xCrxO4，此中，x约0.30。为阐述常温处境下铬铁矿的合成机理，本研讨还提议了宏观反映途径。本研讨为铁氧体法在含铬废水净化和归纳行使方面的产业运用奠基了根本。
含铬矿石及其化合物普及运用于冶金、电镀、制革等产业建立。但是，铬是一种毒性较大的无机玷污物，在临盆流程中极易加入水体和泥土。Cr(VI)和Cr(III)是天然处境中视察到的首要价态，Cr(VI)的毒性比Cr(III)高多倍。是以，将Cr(VI)复原成Cr(III)始终是含铬废水净化的研讨热门。复原法子首要有化学复原法、光催化复原法和生物修理法。化学复原法由于操纵简朴和应用的化学试剂低价，已成为一种遍及的贸易化法子。然则，在化学复原流程中会造成洪量的毒性污泥，这些污泥属于危险废料。临盆这些污泥的企业必需向管教污泥的业余机构支拨昂扬的花费，而这些污泥管教机构常常采纳填埋或固化管教。进而造成污泥中的洪量有价金属散失和造成二次玷污的危急。是以，亟需谋求了一种既能净化含铬废水又能回收废水中有价金属的代替技艺。
其余，有部份研讨讲明，铬的去除率可达90%以上。经铁氧体法管教后，出水水质和合成产品安稳性均抵达准则。但是，常常需求将反映温度坚持在70℃以上，以增进合成产品的晶体成长。由于高温成本高、操纵窘迫，束缚了铁氧体法的进一步产业化运用。反映温度高，需求损耗洪量的煤炭供给热能。除此，含铬废水中存在的很多有机玷污物轻易挥发到空气中，进而造成严峻的空气玷污。为办理这些题目，在较低的温度乃至常温前提下合成铬铁矿显得尤其首要。是以，昆明理工大学的郑永兴等研讨人员考察了在含铬废水中常温合成铬铁矿的可行性，并颠末优化反映参数升高了合成产品的结晶度和安稳性。
图1为本研讨的实验装配示妄念。硫酸亚铁与含mg·L?1Cr(III)的溶液平匀搀和。尔后用硫酸或氢氧化钠快速调治搀和溶液的pH值至所需值。以后，将溶液放入mL的三口烧瓶中。以必要的流量引入收缩空气，同时对溶液举办板滞搅拌。当反合时光抵达需求时，在过滤瓶中举办固液离别，得到固体残渣和上清液。用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜和能谱仪（SEM-EDS）和毒性浸出实验对固体产品举办剖析。用原子汲取分光光度法测定上清液中铬和铁离子的浓度。
图1.实验装配示妄念。
常常反映温度对铁氧体的合成起着相当首要的影响。为了研讨温度对含铬废水中铬和铁离子去除率的影响，举办了实验研讨，成果如图2所示。在给定的温度局限内，铬和铁离子去除率略有摇动，申明温度对其去除率的影响不显著。反映后溶液中铬的残留浓度在0.60mg·L?1下列，即铬离子去除率高于99.0%。按照华夏浑水排放准则，溶液中总铬离子浓度低于1.50mg·L?1。是以，管教后的溶液中铬离子的残留浓度抵达准则。其余，管教后溶液中铁离子残余浓度小于55.0mg·L?1，即铁离子去除率高于98.5%。
图2.反映温度对反映后上清液中铬离子和铁离子浓度的影响。C0：mg·L?1，Fe(II)和Cr(III)的摩尔比：8:1，初始pH值：9.5，搅拌速度：r·min?1，充气速度：mL·min?1，反合时光：60min。
图3为不同温度下合成产品的XRD图谱。由图可知，跟着反映温度的抬高，合成产品的特点峰强度巩固，申明较高的温度有益于产品的结晶。反映温度的抬高加快了铁氧体先驱体的水解和脱水反映。但是，当反映温度为常温时，合成产品弱的特点峰也会浮现。思索到现实操纵和成本较低，是以，筛选常温举办后续的实验研讨。
图3.不同温度下合成产品的XRD图谱。
为考察不同温度下得到的合成产品的安稳性，举办了毒性浸出实验，成果如图4所示。不同温度下浸出液中铬的浓度均低于5.0mg·L?1，抵达美国处境庇护署（USE‐PA）章程的毒性浸出限值。成果讲明，常温下合成的铬铁矿具备卓越的安稳性。是以，在25℃前提下合成铬铁矿是可行的。
图4.不同温度下合成产品的浸出毒性成果。
本研讨证明了常温下采纳铁氧体法从含铬废水中合成铬铁矿的可行性，其首要论断下列：
（1）采纳铁氧体法常温管教含铬废水后，上清液中铬的去除率达99.0%以上，铬浓度抵达浑水排放准则。最好工艺参数：初始pH值为9.5~10.5，初始Fe(II)/Cr(III)摩尔比为8:1，充气速度为mL·min?1，搅拌速度为r·min?1，反合时光为60min。在此前提下，合成产品毒性浸出后，浸出液中铬的浓度为1.85mg·L?1。
（2）温度、pH值、硫酸亚铁用量、充气速度、搅拌速度和反合时光等参数对铬铁矿的合成有显然影响。升高这些参数有益于铬铁矿的结晶和安稳性，但较高的pH值、充气和搅拌速度不利于铬铁矿的结晶成长。
（3）在常温前提下，合成的颗粒表面毛糙、布局紧凑，具备不准则的六面体特点。所得颗粒的最大粒径抵达52μm。合成产品的分子式或者为Fe3?xCrxO4，此中，x约为0.30。着末，提议了常温下采纳铁氧体法在含铬废水中合成铬铁矿的宏观反映途径，如图5所示。
图5.常温下废水中铬铁矿合成的宏观反映途径图。
关键词：含铬废水；铬铁矿合成；常温；结晶动做；安稳性
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