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上海梦工厂:電解法處理含不同重金屬電鍍廢水總結

更新時間:2019-03-22 09:52 來源:環球電鍍網 作者: 李妍 唐曉琳 趙紅梅 閱讀:3557 網友評論0

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、生活生產等方面。在電鍍工藝的生產過程中,有大量廢水產生,由于電鍍的特殊性,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將電鍍廢水變廢為寶、合理利用的首要條件。  

目前處理電鍍廢水的方法可以概括為化學法、物化法與生物法,其中化學法主要包括化學沉淀法、氧化還原法、中和法,物化法主要包括離子交換法、膜分離法、電解法和吸附法,生物法主要是活性污泥法。  

電解法是指電解質溶液在電流的作用下發生電化學反應,從而去除重金屬污染物的方法。  

廢水在進行電解時,在電流的作用下陰極釋放出電子,使廢水中的某些陽離子因得到電子而被還原,因此陰極在電解過程中起還原劑的作用;陽極得到陰極失去的電子,使廢水中的某些陰離子失去電子被氧化,因此陽極在電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,產生不溶于水的沉淀,從而降低了廢水的毒性,達到排放標準。  

電解法處理電鍍廢水時使用低壓直流電源,不消耗化學試劑,操作易行,管理方便,是目前電鍍廢水處理方法中較為成熟的一種工藝,具有良好的發展前景。  

電解法常用于電解電鍍行業產生的重金屬廢水以回收金屬,已經取得了較好的處理效果。  

本文介紹了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并提供相應的建議,以期使工程人員、科研人員對電解法處理電鍍廢水有全面的認識,為實際工程的應用以及科研提供一定的參考。  

1電解法處理含鉻廢水  

鉻是一種變價元素,其化合物以二價、三價和六價的形式存在,毒性最強的是六價鉻。六價鉻被列為對人體危害最大的8種化學物質之一,對人體具有“三致”作用。  

雷英春采用自制有機玻璃電解槽,以不溶性純鉛為陽極材料,以18—8不銹鋼為陰極材料”。試驗廢水采用模擬廢水,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Cr(VI)的濃度為7.8g/L,電流強度為1.4A,溫度為15℃時,Cr(Ⅵ)的去除率為99.9%。  

郝火凡等人設計了一個鐵極板尺寸為180mm×180mm×15mm的雙電極串聯電解模擬試驗裝置,對某廠含鉻廢水進行電解。結果表明,電解1h后廢水能夠達到排放標準,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產生沉淀。梁肩民等利用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比例為2:1時,電流密度為0.2~0.3A/dm2,極板間距為10mm左右,經過15min的電解后,可以使污水中的c去除率達99.6%,而且電解處理后的廢水靜止一段時間后其色度、濁度不發生變化,電解后廢水的穩定性較好。  

2電解法處理含銅廢水  

電鍍業排放的廢水中含銅量較高,每升廢水達幾十至幾百毫克。  

周云等利用交換吸附一電解法處理甘肅省天水市某機械廠含銅廢水。  

研究結果表明,經過交換吸附處理后,廢水中銅的含量能夠達到國家排放標準,樹脂飽和后的再生液進入電解槽中進行電解處理,可以取得良好的處理效果,達到回收銅、減小環境危害的目的。  

曾淼等以某企業含銅電鍍廢水為樣品,利用電解法研究了電解時間、電流密度以及進出水濃度等參數對銅離子去除效率的影響,最后對電極法去除銅離子的經濟成本進行分析。  

結果表明,在電流密度為1.5A/dm,銅離子質量濃度為31.76mg/I,銅離子去除率可以達到98%;銅離子質量濃度為1867.16mg/L,在電流密度為3.0A/din,銅離子去除率可以達到99%。  

流化床是一種使待處理水呈流態化狀態的水處理設備,任廣軍等自行研發了流化床電解裝置對含銅廢水進行處理,電解質采用混酸電解質,陽極材料采用鈦基二氧化鉛。  

結果表明,流態化介質處于流態化狀態,增大了電極與電解質的有效接觸面積,從而提高了電流利用效率,取得了較好的環境效益與經濟效益。  

3電解法處理含鎳廢水  

電鍍行業酸洗工藝生產過程會產生大量的含鎳廢水,如果處理不當不僅會造成環境的嚴重污染還會導致大量鎳金屬資源的流失。  

含鎳廢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致癌作用的Ni(CO),鎳進入水體后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走,使作物果實具有劇毒。  

劉淑蘭等設計一個尺寸為95mm×75mm×75mm的有機玻璃電解槽,其陰極材料為不銹鋼片,陽極材料為鈦基鍍二氧化鉛,并在電解質溶液中加入強酸性陽離子交換樹脂來處理含鎳廢水。  

結果表明,電解質中加入強酸性陽離子交換樹脂作為雙相電解質,能夠提高電解質的電導,即陰極附近的鎳離子濃度,此方法取得了較高的鎳回收率。  

于德龍等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,并研究了影響回收效率的影響因素。  

結果表明,將電解質的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60%,回收金屬鎳的純度可達99.7%。  

張少峰等采用自行設計的白下而上為循環室的陰極室、完全封閉的陽極室電解槽,利用脈沖電流的方法處理含鎳廢水。  

結果表明,在相同的電解時間內,脈沖電解法的電解效率要高于直流電解法,脈沖電解含鎳廢水方法明顯優于直流電解法。  

4存在的問題  

經過近幾十年的發展,電解法廣泛應用于電鍍行業,但是其本身也存在一定的局限性,主要是電流效率較低及經濟不合理。  

上述兩個局限性的存在使得電解法水處理技術的發展受到一定程度的限制,因此需要研究新型電極材料以提高電流的利用效率。  

此外,電解過程中的極化現象是不可避免的,極化現象主要分為兩種——濃差極化與化學極化。濃差極化現象導致電解過程效率降低,必須對電解槽進行合理的攪拌,因此研制新型反應器是電解工藝未來發展的一個重要方向。  

5結語  

電鍍廢水重金屬的回收是促進循環經濟發展,避免電鍍污染轉移,從根本上降低污染的重要環節。  

常規的處理工藝各有特點,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;生物法因其菌種的適應性不同,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了巨大的經濟效益與環境效益,因此有理由相信,隨著現代電化學技術理論和科學研究的逐漸深入,電解法水處理丁藝必將得到更廣泛的應用。

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