【摘 要】
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有机物-铬配鞣法在制革工业中得到广泛,使制革复鞣废水铬与聚合物鞣剂主要以络合态形式存在。“有机聚合物-Cr”稳定配合物的存在也成为制革废水中铬减排的难题。截止目前,水
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有机物-铬配鞣法在制革工业中得到广泛,使制革复鞣废水铬与聚合物鞣剂主要以络合态形式存在。“有机聚合物-Cr”稳定配合物的存在也成为制革废水中铬减排的难题。截止目前,水相中有机聚合物与Cr的相互作用、形态转化及去除行为的研究报道几乎空白。本研究考察了制革复鞣工段典型化学品与铬的络合物稳定性及去除规律。并以典型聚合物鞣剂单宁酸作为研究对象,探究了单宁酸与Cr(Ⅲ)的络合结构,并借助“微滤+超滤”膜逐级分离表征的方法对络合物在溶液中的分布特征进行了分析,并进一步考察了单宁-Cr(Ⅲ)络合物的碱沉淀及氧化破络脱铬机制。主要研究内容如下:1)选取了复鞣工段中常用的聚合物鞣剂DHN、RST、NHK进行了络合模拟,分别考察了络合物在碱沉淀、混凝沉淀、Fenton氧化后TOC、Cr的的去除规律。结果表明:RST、NHK等聚合物与Cr之间存在强络合作用,导致Cr难以通过碱沉淀去除,且有机物浓度越高,Cr的去除率越低。混凝沉淀可有效去除溶液中的Cr,但由于产生了富含有机质的含铬污泥,作为危废的处理成本高。Fenton氧化对TOC的去除率高于混凝沉淀,Fenton氧化后溶液中残留的Cr浓度仍在10 mg·L-1左右。2)以植物鞣剂中的主要成分单宁酸作为研究对象与Cr(Ⅲ)络合发现,单宁酸水溶液中TOC主要集中分布在<1 KDa的粒径范围内,这是由于单宁酸水解所致。单宁酸与Cr(Ⅲ)络合后,其TOC和Cr主要分布在粒径尺寸更大的范围内(0.1 μm~100 KDa和100 KDa~50 KDa)。碱沉淀去除规律表明单宁-Cr(Ⅲ)铬络合物在pH为7~8时Cr的去除率最高,且溶液中残留TOC和Cr均集中分布在0.1 μm~100 KDa和100 KDa~50 KDa粒径范围内。3)通过对单宁-Cr(Ⅲ)络合物的Fenton氧化研究发现,在Fenton氧化的最佳条件下,溶液中TOC和Cr的残留浓度仍分别高达46.82 mg·L-1和23.04 mg·L-1,氧化后溶液中Cr(Ⅵ)的形成与积累可以忽略不计。氧化产物中TOC和Cr主要分布在0.45 μm~0.22 μm和<1 KDa范围内。结合组合光谱分析表明单宁-Cr(Ⅲ)氧化过程中生成了高度共轭的结构复杂的产物,产物中含氧官能团与Cr之间存在化学键的作用。最后通过验证提出了单宁-Cr(Ⅲ)络合物在Fenton氧化过程中的去除路径。·OH首先将络合态的Cr(Ⅲ)氧化为Cr(Ⅵ)。同时单宁酸的中间产物可将氧化生成的Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),并与Cr(Ⅲ)再次络合,阻碍了 Cr的去除。
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