Treatment of waste water containing chromium and zinc by an electrochemical method was investigated. Chromium can exist as either trivalent or hexavalent compounds in raw waste water. Hexavalent chromium treatment involves reduction to the trivalent form before removal of chromium from the waste water as a hydroxide precipitate. The electrochemical process consists of sacrificial iron electrodes that have direct current applied to the anodes and cathodes to produce ferrous hydroxide. Chromate is reduced from the hexavalent form to the insoluble trivalent state by the ferrous hydroxide. The batch experiment results were assessed in terms of decreasing of chromium and zinc concentration. Several operating variables, such as interval of electrodes, pH, residence time and electrolyte were considered. Optimum operating range for each of these operating variables was experimentally determined. Proper amount of NaOH was added to provide co-precipitation and adsorption conditions which resulted simultaneous removal of chromium and zinc.
Using the operating conditions obtained in the batch experiments, a continuous experimental process was designed and test runs were performed. The degree of reaction of chromium and zinc with ferrous ion from iron electrode was shown as a function of residence time and pH when the current density was maintained at a constant value. Simultaneous removal of zinc and chromium was possible by efficiently shifting the equilibrium state and adjusting pH to create conditions for maximum anion adsorption. Chromium was reduced down to undetectable concentration and zinc of concentration was also reduced to less than 1 ppm.
금속산업의 고도화는 높은 질의 금속제품을 요구하게 되었으며, 제품의 수명과 기능등을 향상시키기 위하여 도금 등의 표면 가공처리를 필요로 하게 되었다. 이러한 도금은 인체 등에 유해한 중금속을 주로 취급함으로써, 도금 후에 발생하는 중금속 폐수에 대해 특별한 처리를 필요로 하게 되어졌다. 도금공정에서 배출되는 폐수는 주로 중금속과 유독물을 취급하므로 다른 업종에서 배출되는 폐수에 비하여 환경에 배출될 때 생태계에 큰 영향을 줄 수 있다. 그러므로 적절한 처리를 거친 후 배출되어야 근래에 주로 문제가 되고 있는 환경오염을 최소화할 수 있을 것이다.
본 연구는 도금공정에서 배출되는 크롬과 아연을 포함한 폐수를 전기화학적인 방법으로 처리하는 공정에 대한 고찰이다. 철 전극을 사용함으로서 철 이온과 중금속과의 공침전현상을 발생시킬 수 있으므로 pH 조업과 슬러지 처리 조건에서 기존의 방법보다 유리하다. 그리고 전기적인 방법을 사용함으로서 필요한 철 이온의 양을 줄일 수가 있으며 철이온을 과량 첨가할 필요가 없다. 특히 전기적인 방법은 환원 단계가 특별히 필요없기 때문에 환원에 필요한 화학약품과 장치에 드는 비용을 줄일 수가 있다. 공정에 영향을 주는 인자로는 전극의 간격, 전해질의 양, 그리고 체류 시간과 pH 등이 있다. 그리고 가장 크게 영향을 미치는 것은 pH와 체류시간 그리고 전류밀도이다. 모든 조건은 실제 공정을 설계할 경우 운전 비용과 장치 비용으로 계산되어지므로 최적 조건을 계산하는 것이 매우 중요하다.
그리고 본 실험에 의한 최적조건은 전류 밀도가 35 A/㎡ 일 때 pH=8.5, 체류시간은 14..56분일 때 폐수 속에 함유된 크롬과 아연의 제거율이 좋았다. 그리고 실제로 한 달에 4600 톤의 크롬과 아연을 포함한 폐수를 처리하는 실제 공정과 경제성을 비교해 본 결과 약 절반 정도의 조업 비용을 절감할 수 있다.
