電鍍行業是我國國民經濟快速發展的重要驅動力之一,它涵蓋航天飛行、國防建設、生活生産(chǎn)等方面。在電鍍工藝的生産(chǎn)過程中,有大量廢水産(chǎn)生,由於(yú)電鍍的特殊性,廢水中的重金屬含量高、毒性大。
選擇操作簡單、經濟合理的處理方法是将電鍍廢水變(biàn)廢爲寶(bǎo)、合理利用的首要條件。
目前處(chù)理電(diàn)鍍廢水的方法可以概括爲化學法、物化法與生物法,其中化學法主要包括化學沉澱法、氧化還原法、中和法,物化法主要包括離子交換法、膜分離法、電(diàn)解法和吸附法,生物法主要是活性污泥法。
電(diàn)解法是指電(diàn)解質溶液在電(diàn)流的作用下發生電(diàn)化學反應,從(cóng)而去除重金屬污染物的方法。
廢(fèi)水在進行電(diàn)解時,在電(diàn)流的作用下陰極釋放出電(diàn)子,使廢(fèi)水中的某些陽離子因得到電(diàn)子而被還原,因此陰極在電(diàn)解過程中起還原劑的作用;陽極得到陰極失去的電(diàn)子,使廢(fèi)水中的某些陰離子失去電(diàn)子被氧化,因此陽極在電(diàn)解過程中起氧化劑的作用。
廢水中的重金屬在電解槽的陰極被還原,産生不溶於(yú)水的沉澱,從而降低瞭(le)廢水的毒性,達到排放标準。
電(diàn)解法處(chù)理電(diàn)鍍廢水時使用低壓直流電(diàn)源,不消耗化學試劑,操作易行,管理方便,是目前電(diàn)鍍廢水處(chù)理方法中較爲成熟的一種工藝,具有良好的發展前景。
電解法常用於(yú)電解電鍍行業産生的重金屬廢水以回收金屬,已經取得瞭(le)較好的處理效果。
本文介紹瞭(le)三種典型的含重金屬電鍍廢水——含鉻廢水、含銅廢水與含鎳廢水利用電解法處理的研究進展,通過查找文獻對近幾年的研究現狀進行總結、分析,發現電解法存在的問題並(bìng)提供相應的建議,以期使工程人員、科研人員對電解法處理電鍍廢水有新的認識,爲實際工程的應用以及科研提供一定的參考。
鉻是一種變(biàn)價元素,其化合物以二價、三價和六價的形式存在,毒性強的是六價鉻。六價鉻被列爲對(duì)人體危害巨大的8種化學物質之一,對(duì)人體具有“三緻”作用。
實驗人員採(cǎi)用自制有機玻璃電解槽,以不溶性純(chún)鉛爲陽極材料,以18—8不鏽鋼爲陰極材料”。試驗廢水採(cǎi)用模拟廢水,設計正交試驗來研究電流、電解時間等因素對鉻去除的效果。
試驗結果表明,NaCl可以增加溶液的電導(dǎo)率,能夠降低陰極極化作用,同時陽極形成PbO,膜,降低陽極極化。當(dāng)Cr(VI)的濃度爲7.8g/L,電流強度爲1.4A,溫度爲15℃時,Cr(Ⅵ)的去除率爲99.9%。
實驗人員設計瞭(le)一個鐵極闆尺寸爲180mm×180mm×15mm的雙電極串聯電解模拟試驗裝置,對某廠(chǎng)含鉻廢水進行電解。結果表明,電解1h後廢水能夠達到排放标準,處理效果明顯。經計算,每處理lm的廢水需用電1.2kW/h。
Fe—Al混合電極中Al電極能夠生成具有混凝作用的Al(OH),能夠吸附廢水中的二價鐵離子,同時生成的Fe(OH)可吸附廢水中的膠體顆粒而産(chǎn)生沉澱。實驗人員利用Fe—Al混合電極的上述優良特性來處理含鉻廢水0。試驗證明,當混合電極中的Fe、Al比例爲2:1時,電流密度爲0.2~0.3A/dm2,極闆間距爲10mm左右,經過15min的電解後,可以使污水中的c去除率達99.6%,而且電解處理後的廢水靜止一段時間後其色度、濁度不發生變(biàn)化,電解後廢水的穩定性較好。
電(diàn)鍍業排放的廢水中含銅量較高,每升廢水達(dá)幾十到幾百毫克。
實驗人員利用交換吸附一電解法處(chù)理甘肅省某機械廠(chǎng)含銅廢水。
研究結果表明,經過交換吸附處(chù)理後,廢水中銅的含量能夠達到國家排放标準,樹脂飽(bǎo)和後的再生液進入電解槽中進行電解處(chù)理,可以取得良好的處(chù)理效果,達到回收銅、減小環境危害的目的。
實驗人員以某企業含銅電鍍廢水爲樣品,利用電解法研究瞭(le)電解時間、電流密度以及進出水濃度等參(cān)數對銅離子去除效率的影響,對電極法去除銅離子的經濟成本進行分析。
結果表明,在電(diàn)流密度爲1.5A/dm,銅離子質量濃度爲31.76mg/I,銅離子去除率可以達(dá)到98%;銅離子質量濃度爲1867.16mg/L,在電(diàn)流密度爲3.0A/din,銅離子去除率可以達(dá)到99%。
流化床是一種使待處理水呈流态化狀态的水處理設備,實驗人員自行研發瞭(le)流化床電解裝置對含銅廢水進行處理,電解質採(cǎi)用混酸電解質,陽極材料採(cǎi)用钛基二氧化鉛。
結果表明,流态化介質處於(yú)流态化狀态,增大瞭(le)電極與電解質的有效接觸面積,從而提高瞭(le)電流利用效率,取得瞭(le)較好的環境效益與經濟效益。
電鍍行業酸洗工藝生産(chǎn)過程會産(chǎn)生大量的含鎳廢水,如果處(chù)理不當不僅會造成環境的嚴重污染還會導緻大量鎳金屬資源的流失。
含鎳廢(fèi)水的不合理排放會污染空氣、水體、土壤,鎳能夠在空氣中形成具有緻癌作用的Ni(CO),鎳進入水體後與水結合形成水合離子,嚴重影響水環境,土壤中的鎳會被農作物帶(dài)走,使作物果實具有劇毒。
實驗人員設計一個尺寸爲95mm×75mm×75mm的有機玻璃電解槽,其陰極材料爲不鏽鋼片,陽極材料爲钛基鍍二氧化鉛,並(bìng)在電解質溶液中加入強酸性陽離子交換樹脂來處(chù)理含鎳廢水。
結果表明,電解質中加入強酸性陽離子交換樹脂作爲雙相電解質,能夠提高電解質的電導(dǎo),即陰極附近的鎳離子濃度,此方法取得瞭(le)較高的鎳回收率。
實驗人員自行設計有機玻璃電滲析試驗裝置來研究電滲析電解法回收金屬鎳,並(bìng)研究瞭(le)影響回收效率的影響因素。
結果表明,将電解質的pH值控制在5左右時,設定合理的電流密度,可以提高回收金屬鎳的效率;試驗電解質的電流密度可達(dá)60%,回收金屬鎳的純(chún)度可達(dá)99.7%。
實驗人員採(cǎi)用自行設計的白下而上爲循環室的陰極室、完全封閉(bì)的陽極室電解槽,利用脈沖電流的方法處理含鎳廢水。
結果表明,在相同的電解時間内,脈沖(chōng)電解法的電解效率要高於(yú)直流電解法,脈沖(chōng)電解含鎳廢水方法明顯優於(yú)直流電解法。
經過近幾十年的發展,電(diàn)解法廣泛應用於(yú)電(diàn)鍍行業,但是其本身也存在一定的局限性,主要是電(diàn)流效率較低及經濟不合理。
上述兩個局限性的存在使得電(diàn)解法水處(chù)理技術的發展受到一定程度的限制,因此需要研究新型電(diàn)極材料以提高電(diàn)流的利用效率。
此外,電(diàn)解過程中的極化現象是不可避免的,極化現象主要分爲兩種——濃差極化與化學極化。濃差極化現象導(dǎo)緻電(diàn)解過程效率降低,需要對電(diàn)解槽進行合理的攪拌,因此研制新型反應器是電(diàn)解工藝未來發展的一個重要方向。
電(diàn)鍍廢水重金屬的回收是推進循環經濟發展,避免電(diàn)鍍污染轉移,從(cóng)根本上降低污染的重要環節。
常規的處(chù)理工藝各有特點(diǎn),但局限性又較大,化學法與物化法存在耗能大、運行費用高等特點(diǎn);生物法因其菌種的适應性不同,實際工程應用過程中菌種的馴化比較困難,效率低下,易受溫度影響。
電解法在實際電鍍廢水處理工程中的運用已顯示出瞭(le)巨大的經濟效益與環境效益,因此有理由相信,随著(zhe)現代電化學技術理論和科學研究的逐漸深入,電解法水處理必将得到更廣泛的應用。
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