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電化學(xué)法處理含重金屬工業(yè)電鍍廢水
瀏覽: 發(fā)布日期:2022-06-25

電解法常用于電鍍行業(yè)形成的重金屬廢水以回收利用重金屬,降低資源浪費。主要是闡述了含重金屬電鍍廢水處理的主要來(lái)源和分類(lèi),從電解法的角度分析了不一樣重金屬電鍍廢水處理的研究成果,并指出了電解法解決重金屬電鍍廢水處理存在的種種問(wèn)題及實(shí)際應用情況,未來(lái)展望了電解法在解決重金屬廢水解決方面的未來(lái)發(fā)展方向。

電鍍行業(yè)排出的生產(chǎn)廢水是導致環(huán)境污染的關(guān)鍵工業(yè)生產(chǎn)污染源之一,在2000年國內就成立了上萬(wàn)家電鍍廠(chǎng)點(diǎn),年電鍍廢水處理的排出量就已實(shí)現40億m3以上,假如不經(jīng)過(guò)解決或解決效果不好,將導致資源浪費,并嚴重影響環(huán)境。電鍍廢水處理主要包含強酸強堿工業(yè)廢水、一部分有機廢水和重金屬廢水,在其中重金屬廢水又是電鍍廢水處理綜合治理的關(guān)鍵。

現階段,常規性的重金屬污水處理方法有有機化學(xué)沉淀法、吸附法、生物法等,其主要是工作原理是將重金屬轉換成沉積或其它形式,這易對環(huán)境導致再次污染。如一部分工程項目采用Fenton試劑解決電鍍廢水處理,解決效果較好,但成本偏高。

近些年,電解法作為重金屬廢水處理技術(shù)之一備受關(guān)注,其具有電解法、絮凝、氣浮、氧化還原反應和微電解等作用,這些作用在廢水處理中常常同時(shí)進(jìn)行。電解反應工作原理主要包含電凝聚、電氧化還原反應、電氣浮。

在其中,電氧化和電氣浮分別用于解決有機廢水和含固態(tài)小顆粒、油污工業(yè)廢水;電還原是通過(guò)得電子還原高價(jià)態(tài)金屬離子為低價(jià)態(tài)金屬離子或金屬沉積,故該作用在重金屬廢水解決領(lǐng)域中廣泛應用;而電絮凝工作原理是可溶性的鐵、鋁等陽(yáng)極,在通直流電的情況下會(huì )失去電子形成金屬陽(yáng)離子Fe2+和A13+,與溶液中的OH-生成金屬氫氧化物膠體絮凝劑,不僅可以有效去除電鍍廢水處理中的重金屬離子,同時(shí)還可以使工業(yè)廢水中的含鹽量降低。

1含重金屬電鍍廢水處理的主要來(lái)源和分類(lèi)

含重金屬電鍍廢水處理主要是形成于電鍍處理過(guò)程中多余的或不規范操作導致廢液以及清洗鍍件或設備形成的廢液,水質(zhì)成分復雜,不易控制,在其中除含有鉻、鎳、銅、鋅等重金屬離子外,還有氰化物、有機物等污染物的存在。根據現階段電鍍行業(yè)的發(fā)展,含重金屬電鍍廢水處理按所含主要是重金屬物質(zhì)進(jìn)行如下分類(lèi)。

(1)含鉻廢水:鉻系工業(yè)廢水主要是含有鉻(Ⅵ)、少量其它重金屬離子;

(2)含鎳廢水:主要污染物為鎳離子、懸浮物等物質(zhì);

(3)含銅工業(yè)廢水:主要是含有銅離子或絡(luò )合銅離子;

(4)重金屬混合工業(yè)廢水:主要是含有鉻及其他重金屬離子、氰及懸浮物。

電化學(xué)法處理含鉻電鍍廢水
電鍍廢水中存在大量鉻,且主要以高價(jià)態(tài)存在,如Cr2O72-和CrO42-。許多研究[4-6]采用鐵-碳微電解或鐵屑內電解處理含鉻電鍍廢水,在pH值和停留時(shí)間最佳時(shí),Cr6+去除率高達99%以上,出水能達標排放。劉崢等采用鈦-鐵雙陽(yáng)極電絮凝技術(shù)去除電鍍廢水中鉻(Ⅵ),鉻(Ⅵ)的去除率可達96.57%。
當使用電化學(xué)與生物法組合處理時(shí),Cr6+的去除率更好,還能同時(shí)去除廢水中的有機污染物。如采用微電解/電解-生物法組合工藝處理時(shí),微電解/電解法相當于廢水的預處理,鉻(Ⅵ)的去除率可達90%以上,隨后進(jìn)入后續生化工藝處理后,Cr6+的去除率高達99.9%,去除效果明顯。
單一的電化學(xué)法對含鉻電鍍廢水處理效果明顯,而與生物法聯(lián)用后處理效果更佳,并可有效降低運行成本,具有進(jìn)一步的推廣價(jià)值。
2.2電化學(xué)法處理含鎳電鍍廢水
在電鍍工業(yè)上,電鍍鎳因其具有抗蝕性、耐磨性、可焊性等特點(diǎn)已廣泛被使用,故其工業(yè)量?jì)H次于表面鍍鋅排列第二。
含鎳電鍍廢水如不處理直接排放,不僅對環(huán)境造成嚴重污染,并危害人體健康,而且還會(huì )造成資源浪費。目前,含鎳電鍍廢水的處理方法和大部分工業(yè)廢水處理方法一樣,大致分為物化法、化學(xué)法、生物法或各方法的組合工藝。楊劍[11]通過(guò)實(shí)驗探討了微電解法處理高濃度含鎳電鍍廢水的效果,鎳的去除率可達64.09%,有利于后續處理。
通過(guò)處理后出水中鎳離子濃度降至0.365mg/L,出水低于0.5mg/L的國家標準。故將傳統絮凝工藝與電化學(xué)法聯(lián)用處理含鎳電鍍廢水,可使廢水直接達標的同時(shí),還降低運行成本。
2.3電化學(xué)法處理含銅電鍍廢水
在電鍍行業(yè)中,鍍銅常作為鍍鉻和鍍鎳等其他重金屬表層的底層致使含銅電鍍廢水非常普遍。
而采用電化學(xué)法處理含銅電鍍廢水時(shí)還可以直接回收銅,利用污水處理電源配套電解槽電極處理低濃度硫酸銅廢水,并采用電解法研究Cu2+離子在不銹鋼電極上的還原特性,循環(huán)伏安法研究酸性環(huán)境中Cu2+離子的電沉積動(dòng)力學(xué)行為,使出水能達標排放。在電解技術(shù)處理含銅工業(yè)廢水發(fā)現,其不僅能有效處理工業(yè)廢水中污染物,還能進(jìn)一步在陰極上回收致密均勻的金屬銅。
但電解法由于受金屬電沉積還原電位和傳質(zhì)過(guò)程的影響,在處理含銅電鍍廢水時(shí),處理時(shí)間長(cháng)、處理效率低、能耗高等缺點(diǎn),限制了該方法在該領(lǐng)域的推廣。為了提高處理效果,兩種電化學(xué)方法耦合處理含銅廢水,污水處理電解電源效果明顯優(yōu)于單獨微電解和電解法,并能促進(jìn)反應的快速進(jìn)行。

電化學(xué)法處理含重金屬工業(yè)電鍍廢水(圖1)


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