一种高效处理冷轧含铬废水的工艺的制作方法

本发明属于废水处理，涉及一种高效处理冷轧含铬废水的工艺。

背景技术：

1、冷轧废水由于污染物种类多，成分复杂，而且水量、成分变化均较大，因此是冶金行业内最难处理的废水之一。然而，随着需求的不断提高，越来越多的轧钢表面进行镀铬工艺，产品品质提升的同时，带来了含铬废水的处理问题。众所周知，重金属铬，尤其是六价铬毒性很大，为吞/吸入性毒物，它可以通过消化道、呼吸道、皮肤和粘膜等方式侵入人体，并在人体及环境中累积，从而造成遗传性基因缺陷，甚至致癌，并对环境有持久危害性。因此，对冷轧含铬废水的处理就显得尤其重要。

2、化学还原沉淀法是国内外应用最早也是最广泛的一种含铬废水处理方法。该处理技术一般首先用硫酸将废水的ph值调节到2～3的酸性条件下，之后使用化学还原剂，将溶液中的六价铬还原成三价铬，然后用氢氧化钠或石灰乳调节ph值到7~9，使其生成难溶的三价铬沉淀从水体中分离出来，达到除铬的目的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高效处理冷轧含铬废水的工艺，具有废水处理的效率高的特点。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种高效处理冷轧含铬废水的工艺，所述工艺的具体流程如下，

4、s1：收集废水，先将废水通过格栅进行粗过滤，去除废水中的大颗粒杂质和沉淀物；

5、s2：收集粗过滤后的废水，通入调节池进行均衡水质、调节水量的处理，向废水中加入复合材料，搅拌1h；

6、s3：将s2得到的废液通入中和池，生成氢氧化铬沉淀后，再使用陶瓷膜进行第一次过滤；

7、s4：将s3处理后的废水通过改性纳滤膜进行第二次过滤，过滤后得到清液；

8、s5：向s4得到的清液通入臭氧杀菌，排放处理后的废液；

9、其中，s2中复合材料的制备方法如下，

10、s2.1：将氯化亚铁溶解于去离子水中，制得质量分数为30~50%的氯化亚铁溶液，将纳米二氧化钛放入氯化亚铁溶液中，其中纳米二氧化钛和氯化亚铁的质量比为（1~4）：3，得到固液混合物a；

11、s2.2：将固液混合物a加热至60℃，在200r/min的转速下搅拌1h，搅拌完成后，在60℃下静置2h，再缓慢降温至室温，过滤，在80℃下干燥10h，干燥后在氮气气氛下焙烧2h，焙烧完成后研磨，得到混合物b；

12、s2.3：将硼氢化钠、聚酰亚胺和亚硫酸钠按质量比2：1：1混合，在球磨机中以400r/min的转速进行研磨，得到混合物c；

13、s2.4：将混合物b，混合物c按质量比1：1混合，再加入3~5wt%数均分子量为400的聚乙二醇，在室温下以300r/min转速研磨0.5h，得到混合物d，将混合物d在80℃干燥12h，再在400℃焙烧4h，得到所述复合材料。

14、进一步的，所述s3中向中和池中加入质量分数为10%的氢氧化钠溶液进行中和反应。

15、进一步的，所述s3中陶瓷膜的孔径大小为4~8nm。

16、进一步的，所述s4中的改性纳滤膜制备方法如下，

17、s4.1：将氧化石墨烯溶解在去离子水中制得质量分数为20%的氧化石墨烯溶液e；

18、s4.2：将氧化石墨烯溶液e和质量分数为50%的间苯二胺水溶液按体积比1：1混合，得到混合溶液f；

19、s4.3：将凯芙拉纤维浸泡在混合溶液f中，浸泡时长为12h，温度为40℃，浸泡完成后在室温下干燥，得到所处改性纳滤膜。

20、进一步的，所述s4中纳滤膜的通过压力为0.25~1mpa。

21、进一步的，所述s5中臭氧的通入流速为10m/s，通入时长为2h。

22、进一步的，所述s2.2中从60℃缓慢降温至室温的速率为2℃/min。

23、进一步的，所述s2.2中研磨得到的混合物b粒径大小为150目。

24、本发明中将二价铁掺杂的纳米二氧化钛，硼氢化钠、聚酰亚胺和亚硫酸钠混合制备了复合材料，该复合材料用于处理含铬废水，主要是针对六价铬的去除和还原。通过复合材料中的多种组分协同作用，可以有效将废水中的六价铬还原为毒性较低的三价铬，并通过沉淀的方式从废水中去除。

25、复合材料中的二价铁掺杂的纳米二氧化钛具有优异的催化还原性能，能够高效去除废水中的六价铬，亚铁离子能够与废水中的六价铬发生氧化还原反应，将其还原为三价铬；复合材料中的聚酰亚胺可以起到稳定剂的作用，提高了复合材料的稳定性和使用寿命；该处理过程不产生二次污染，符合可持续发展的要求。

26、二价铁掺杂的纳米二氧化钛在光照条件下能够产生光生电子和空穴，这些光生电子具有强还原性，能够将废水中的六价铬还原为三价铬；硼氢化钠和亚硫酸钠作为强还原剂，能够直接还原废水中的六价铬。此外，它们还可能促进纳米二氧化钛表面光生电子的生成和转移，从而增强光催化还原效果；复合材料中的各组分之间还存在协同作用，纳米二氧化钛的光催化作用可以促进硼氢化钠和亚硫酸钠的还原反应，同时，还原反应产生的中间产物也可能进一步促进光催化反应的进行，物质之间的协同作用进一步提升了复合材料对含铬废水的处理效率。

27、本发明使用改性纳滤膜进一步提高废水处理的效率和净化效果，降低废水中的铬含量，使其达到排放标准；

28、氧化石墨烯具有优异的物理和化学性能，如高比表面积、优异的机械强度和化学稳定性。在纳滤膜中引入氧化石墨烯可以增加膜的孔隙率和选择性，提高膜的截留能力。

29、在本发明制备过程中，氧化石墨烯可通过物理吸附，以及化学键合的方式通过交联剂间苯二胺和凯芙拉纤维结合，形成稳定的复合膜结构。间苯二胺作为一种交联剂，能够与氧化石墨烯和凯芙拉纤维发生交联反应，其氨基与氧化石墨烯的含氧官能团羟基和羧基会发生缩合反应以及产生氢键作用，形成稳定的化学键或分子间作用力，形成致密的膜结构，这种交联作用不仅增强了膜的机械强度，还提高了膜的稳定性和抗污染性能。

30、本发明选用凯芙拉纤维作为基材，为纳滤膜提供了良好的支撑结构和机械强度，延长了膜的使用寿命，减少了维护和更换的频率，降低了运行成本。

31、本发明先通过格栅进行粗过滤，有效去除了废水中的大颗粒杂质和沉淀物，为后续处理步骤提供了良好的条件，减少了处理设备的磨损和堵塞风险；将粗过滤后的废水通入调节池，进行水质和水量的均衡调节。这一步骤确保了后续处理过程中废水的稳定性和一致性，提高了整体处理效率；在调节池中加入复合材料，并通过搅拌1小时，有助于进一步改善废水的水质，通过化学反应和物理吸附方式去除废水中的有害物质；将废水通入中和池，使废水中的铬离子与加入的化学试剂反应生成氢氧化铬沉淀，使用陶瓷膜进行第一次过滤，进一步去除了废水中的悬浮物和沉淀物，包括生成的氢氧化铬沉淀，提高了废水的清洁度；通过改性纳滤膜进行第二次过滤，能够更高效地去除废水中的溶解性有机物、重金属离子等微小污染物，进一步提升了废水的处理效果；最后再向处理后的清液通入臭氧进行杀菌消毒，有效去除了废水中的病原微生物和有害微生物，确保了排放废水的安全性和无害性。

32、本发明的有益效果：

33、本发明将二价铁掺杂的纳米二氧化钛，硼氢化钠、聚酰亚胺和亚硫酸钠混合制备了复合材料，通过复合材料中的多种组分协同作用，可以有效将废水中的六价铬还原为毒性较低的三价铬，并通过沉淀的方式从废水中去除；

34、本发明以凯芙拉纤维作为基材，将氧化石墨烯通过物理吸附以及化学键合的方式结合，形成稳定的复合膜结构，进一步提高废水处理的效率和净化效果，降低废水中的铬含量，使其达到排放标准；

35、本发明通过结合格栅、调节池、陶瓷膜、改性纳滤膜和臭氧杀菌的步骤，确保了处理过程的环保性和高效性，通过合理的工艺设计和操作控制，减少了处理过程中的能耗和物耗，降低了处理成本。