电化学法处理含重金属电镀废水研究

来源:建树环保 2019-09-09 19:56:05 39

  电化学法常用于电镀行业产生的重金属废水以回收重金属,减少资源浪费。主要阐述了含重金属电镀废水的来源和分类,从电化学法的角度分析了不同重金属电镀废水处理的研究进展,并指出了电化学法处理重金属电镀废水存在的问题及实际应用情况,展望了电化学法在处理重金属废水处理方面的未来发展方向。

  电镀工业生产废水是造成环境污染的重要工业污染源之一。2000年,中国建立了数万家电镀厂。电镀废水年排放量达到40多亿立方米。不经处理或处理效果差,会造成资源浪费,严重危害环境。电镀废水主要包括酸碱废水、部分有机废水和重金属废水,其中重金属废水是电镀废水处理的重点。

  目前常用的重金属废水处理方法有化学沉淀法、吸附法、生物法等,其主要原理是将重金属转化为沉淀或其他形式,容易对环境造成二次污染。例如,在一些工程项目中,采用fenton试剂处理电镀废水。治疗效果好,但费用高。

  近年来,电化学方法作为重金属废水处理技术之一备受关注。它具有电解,絮凝,气浮,氧化还原和微电解等功能,这些效果通常在废水处理中同时进行。电解原理主要包括电凝,电氧化和还原,以及电浮。

  电氧化法和电浮选法分别用于有机废水、小固体颗粒和油污废水的处理。电还原是一种广泛应用于重金属废水处理的方法,它是以金属离子或低价金属离子的形式进行电子还原处理重金属废水。电絮凝的原理是可溶性铁、铝等阳极。

  1含重金属电镀废水的来源和分类

  含重金属电镀废水主要产生因电镀处理过程中过量或不规则运行而产生的废液和清洗电镀零件或设备产生的废液。水质复杂且难以控制,不仅含有铬、镍、铜、锌等重金属离子,而且还含有氰化物、有机物等污染物。根据电镀工业的发展,对含重金属电镀废水进行了分类。

  (1)铬废水:铬系列废水主要含铬(Ⅵ),少量其它重金属离子;

  (2)含镍废水:主要污染物为镍离子、悬浮物等;

  (3)含铜废水:主要含有铜离子或络合铜离子;

  (4)重金属混合废水:主要含有铬等重金属离子、氰化物和悬浮物。

  2.电化学法处理含重金属电镀废水

  2.1含铬电镀废水的电化学处理

  电镀废水中含有大量的铬,主要以高价态存在,如Cr2O72-和CrO 42-。在许多研究中,铁碳微电解或铁屑内电解处理含铬电镀废水。当pH值和停留时间为最佳时,Cr6的去除率可达99%,出水达到排放标准。刘铮等人采用钛铁双阳极电絮凝技术去除电镀废水中的铬,去除率可达96.57%。

  结合电化学和生物方法,Cr6 +具有更好的去除率,可同时去除废水中的有机污染物。当采用微电解/电解 - 生物组合工艺时,微电解/电解法相当于废水的预处理,铬(VI)的去除率可达90%以上,然后经过生化处理后去除Cr6 + 。率高达99.9%,去除效果明显。

  单一电化学法处理含铬电镀废水效果明显,生物法联合处理效果较好,能有效降低运行成本,具有进一步推广价值。

  2.2电化学处理含镍电镀废水

  在电镀工业中,电镀镍因其耐腐蚀性,耐磨性,可焊性等而被广泛使用,因此其工业量仅次于表面镀锌布置。

  如果不直接排放含镍电镀废水,不仅会对环境造成严重污染,而且会危害人体健康,还会造成资源浪费。目前,含镍电镀废水的处理方法大致分为物理化学法、化学法、生物法或多种方法的组合,与大多数工业废水处理方法一样。杨健通过实验探讨了微电解处理高浓度镀镍废水的效果。镍的去除率可达64.09%,有利于后续处理。

  刘存海等人对宝鸡长岭集团电镀车间含镍废水进行了絮凝电解研究。废水中镍离子浓度降至0.365 mg/L,出水低于国家0.5mg/L标准,采用传统絮凝工艺与电化学法相结合的方法处理含镍电镀废水,既能使废水直接达标,又能降低运行成本。

  2.3含铜电镀废水的电化学处理

  在电镀工业中,电镀铜常被用作镀铬和镀镍等重金属表面的底层,这使得含铜电镀废水十分普遍。

  当电化学处理用于处理含铜电镀废水时,可以直接回收铜。陈等人。用流化床电极处理低浓度硫酸铜废水。田等人。通过电解法研究了不锈钢电极上Cu2 +离子的还原特性,Zhang等。采用循环伏安法研究了酸性环境中Cu2 +离子的电沉积动力学,使出水达到标准放电。朱有春发现了利用磁电解技术处理含铜工业废水。它不仅可以有效地处理工业废水中的污染物,还可以进一步回收阴极上致密均匀的金属铜。

  但电解法由于受金属电沉积还原电位和传质过程的影响,在处理含铜电镀废水时,处理时间长、处理效率低、能耗高等缺点,限制了该方法在该领域的推广。为了提高处理效果,王刚等则将两种电化学方法耦合处理含铜废水,处理效果明显优于单独微电解和电解法,并能促进反应的快速进行。

  2.4重金属混合电镀废水的电化学处理

  电镀废水的水质复杂,通常含有一种以上的重金属,但各种重金属离子并存。马红芳采用铁屑内电解处理重金属混合电镀废水。出水Cr6 +含量小于0.5mg / L,其他金属离子符合排放标准。 。

  谭超雄等采用单一电絮凝处理含铜、铬两种重金属的电镀废水发现,在同一参数下,Cu的去除效果优于Cr。张条兰等采用电絮凝-活性炭纤维吸附法处理重金属混合电镀废水,重金属离子的去除率达到99.97%以上。

  黄山市环境监测站和黄山市环境工程公司采用“微电解-中和-混凝沉淀”工艺处理含Cr6+、Ni2+、Cu2+电镀废水20t,总投资25万元,处理费用广东石化设计院采用微电解-电化学法处理惠州市某电镀厂废水。Q=80m3/d总投资26万元,处理费用约105元/t。

  将电化学法与其他方法相结合对重金属混合电镀废水进行处理,使处理成本从3×10元/t直接降低到2元/t左右,处理成本明显降低。从成本和操作成本的角度来看,电化学方法具有广泛的推广和应用价值。

  3存在的问题

  随着政府近几十年来对环境保护的重视以及水处理技术的迅速发展和推广,电化学处理技术已广泛应用于各种工业废水行业,特别是电镀废水行业。然而,随着电化学方法的深入研究,该技术中仍存在一些问题,其推广受到限制。主要包括以下几个方面:

  (1)电化学处理对不同重金属的影响不同,适宜的条件(pH值、极板间距、极板等)也不同。因此,重金属混合电镀废水的处理受到限制。

  (2)当采用电化学方法处理含重金属的电镀废水时,虽然处理效果好,但处理能耗高,操作成本增加;

  (3)受电极板的限制,目前大多数电化学处理技术仍处于小试阶段,还未广泛应用于工程项目中。

  4结论和展望

  随着国家污染行业污染物排放标准(GB21900-2008)的颁布,电镀行业废水中重金属的排放要求得到了提高。为了满足现有的排放标准并应对未来日益严格的排放趋势,传统的加工技术无法满足排放要求,都需要深加工,但这大大增加了加工成本,导致严重的资源浪费。从长远发展的角度来看,重金属电镀废水中重金属的回收不仅可以避免环境污染,而且可以促进循环经济的发展,这是从根本上减少环境影响的重要环节。

  为了达到这一目标,可以采用电化学法和生物法或物理化学法来降低能耗,提高处理效果,达到废水处理和重金属回收的双重目的。因此,重点开发低成本电极板和多维电化学反应器,选择最佳工艺组合,降低能耗,已成为研究和开发的发展方向。

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