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铬特别是六价铬Cr(VI)对人体的皮肤、呼吸系统以及消化系统等毒害大,能致癌,是五种剧毒重金属之一。含铬废水是一种对环境污染最严重、对人类危害最大的废水之一。已研发的多种含铬废水处理方法,由于都存在各种缺点,处理效果难以达到人们期望的目标。因此,开发新型高效含铬废水处理方法具有重要的实际意义。本研究采用螯合沉淀法处理含铬废水,在本课题组发明专利“一种两性高分子螯合絮凝剂及其制备方法”(ZL200910043653.7)的基础上,对其进行1m3规模的放大试验,成功合成了两性高分子螯合絮凝剂(PDMAMDTC),并将其应用于铬鞣废水和镀铬废水的处理。(1)以二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺、甲醛、三乙烯四胺、二硫化碳和氢氧化钠为原料,按10L规模成功合成了两性高分子重金属螯合絮凝剂——聚(二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺)基二硫代甲酸钠(PDMAMDTC)),确定了较佳的工艺流程,完善、优化了工艺技术参数:①聚(二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺)(PDMAM)的合成条件:a.单体配比:n(DMDAAC)∶n(AM)=(0.40~0.45)∶1,引发剂的用量为单体总质量的1.1%~1.2%;b.反应条件:通N2驱氧30 min;反应温度和时间分别为:第一段为55~60℃,反应时间为2~3 h;第二段反应温度为65℃,反应时间为0.5 h。②PDMAM-g-TETA的合成条件为:a. n(AM)∶n(HCHO) ∶n(TETA)=1∶0.9~0.95∶1.1~1.2;b.适宜的p H范围为10.3-10.7;c.反应温度和时间分别为:第一段为45~50℃,40~50 min;第二段为50~55℃,1.5~2 h。③PDMAMDTC的合成条件:a.PDMAM)-g-TETA的质量百分浓度为4%~5%;b.配比n(TETA)∶n(CS2)∶n(Na OH)=1∶2.5~2.8∶3.25~3.64,c.反应温度与时间:第一段室温3~4 h;第二段50~55℃,1.5~2 h。(2)以合成的两性高分子螯合絮凝剂PDMAMDTC为药剂,系统研究了其对铬鞣废水的处理效果,经实验室小试和现场1 m3规模的扩大试验,确定了铬鞣废水处理工艺流程,优化、完善了工艺技术参数:①Cr6+还原工序:绿矾加入量:80~82 g/m3;反应时间:30~35 min;温度:室温;搅拌速度:40~60 r/min;②螯合反应工序:p H值:7.00~10.00;PDMAMDTC加入量:40~42.5 L/m3铬鞣废水;搅拌速度:60~100 r/min;反应时间:15~20 min;③絮凝沉淀工序:0.5‰的PAM加入量:1.5~2 L/m3铬鞣废水;搅拌速度:40~60 r/min;搅拌时间:5~10 min;静置时间:20~30 min。处理后废水中的总铬和Cr6+的含量均达到《制革及毛皮加工工业水污染物排放标准》(GB 30486-2013)的标准,COD达到了《污水综合排放标准》(GB8978-88)的二级标准。比Na OH、铜试剂、乙二胺多(二硫代甲酸钠)和市售重金属捕集剂DTC、重金属吸附剂RTM比较处理效果好。(3)系统研究了PDMAMDTC对镀铬废水的处理效果,确定了工艺流程和主要工艺参数①以Na HSO3为还原剂能将镀铬废水中的Cr6+有效还原,当Na HSO3的投加量为理论值的1.4倍时,Cr6+基本被还原。Na HSO3的最佳投加量为689.5 mg/L,还原反应时间为10 min,温度为室温。②处理镀铬废水的p H值宜控制在6.7~8.5;PDMAMDTC的投加量为7.6~8m L。当镀铬废水CODCr为476 mg/L,总Cr为238.2 mg/L、Cr6+为163.4 mg/L,p H为2.03时,总Cr和COD的去除率分别达到99.60%和94.44%,残余浊度为1.7 NTU,均低于电镀污染物排放标准(GB21900-2008);产生的絮体粗大且密实,沉降速度快。综上所述,以合成的两性高分子螯合絮凝剂PDMAMDTC处理铬鞣废水和镀铬废水等含铬废水,处理效果好,工艺简单,易于操作控制;PDMAMDTC兼具强螯合铬离子的能力和优异的絮凝性能,是一种优良的镀铬废水处理剂。本研究为的含铬废水的有效治理提供一条切实可行的途径,具有广阔的推广应用价值。