电絮凝法处理电镀废水中的铜、镍、铬

1、电絮凝法处理电镀废水中的铜、镍、铭电絮凝法作为一种较为成熟的水处理技术，是一种高级的电化学水处理技术，它具有去除效率高，去除污染物范围广，集氧化还原、 絮凝、气浮为一体、操作工艺和设备简单，不需添加化学絮凝剂，无二次 污染等诸多其它物理、化学方法所没有的优点1。目前，尽管电絮凝法 的应用还没有十分普及，但在国外有一些国家，电絮凝工艺除实验室的研 究外，已广泛用于处理印染废水、制药废水、造纸黑液和含氰、含铭电镀 废水等，正在迈 向工厂应用2-5。因此如何进一步提高处理效率、降低 能耗、选择最佳的电絮凝条件成为该技术推广和普及应用的关键。1 实验取一定量的含Cr3+、Cr （VI）和Ni2+、Cu

2、2+重金属离子的电镀废水（取自本地某电镀工厂车间污水排放口）于电解槽（容量为lOOOmL的普通烧杯）中，阴极、阳极各为一块铝制电极（45mm 55 mm 3 mr），平行且垂直地放入烧杯中，铝的纯度为99% ,用NaOH 来调节样品的pH值，加入1.0g的NaCl以提高其电导率。接线后开通电源，通过磁力搅拌器防止电解液所产生的浓差 极化现 象，调整电压、电流值。开始计时，并定时每次取样进行分析，采用紫外分光光度计（GB/T7466-1987，2mL水GB/T11910-1989，GB/T7473-1987）分别测 Crn+、Ni2+、Cu2+金属离子的质量浓度，计算金属离子的去除率。废水水质如

3、下：Crn+： 10.18mg/L，镍离子：40.21mg/L，铜离子：35.58mg/L ,pH 2-6 。2结果与讨论2.1电流密度对金属离子去除率的影响处理时间为25min, pH为8.0，电极板间距为2cm时，不同电流密度对金属离子去除率的影响如图1所示。由图1可见，电流密度在1 5A/dm2之间变化时，随着电流密度的增加，铜离子、铭离子、镍离子的去除率逐渐增加，当电流达到 5A/dm2时，镍离子、铜离子去除效率达到最大；继续增大电流密度在 5A/dm2到6A/dm2之间变化，去除效率反而呈下 降趋势。当电流密度达到 5.5A/dm2时，铭离子去除效率达到最 大；继续增大电流密度在5.

4、5A/dm2 到6A/dm2之间变化时，铭离子的去除效率也开始下降。其原因为电流是电絮凝过程中极板溶解、絮凝 及气浮作用的动力来源，除决定了絮凝剂的产生总量，还决定了气泡产生速 率。起初随着电流密度的增大，絮凝剂产量 增多，气泡产生速率变快，絮 凝能力不断加强，从而快速而有效 地去除了重金属离子7-8。与此同 时，阳极的电流密度直接影响了阳极氧化的反应速度。综合因素考虑，电流 密度应控制在5A/dm2 为宜。2.2 处理时间对金属离子去除率的影响在电絮凝设备极板间距为2cm电流密度为5 A/dm2，pH值为8.0，通过控制进水流量使处理时间分别为10，20， 30， 40，50, 60min，

5、不同处理时间对铜离子、镍离子、铭离子去除率的影响如图2所示：由图2可见，控制电流密度在5A/dm2的情况下，时间从10 min增加到25min时，设备对金属离子的处理效率比较明显。当处理时间达到30min的时候，金属离子的去处效果达到最佳状态。当时间 超过超过30min后，处理时间的进一步延长对去除率 的提升并不明显，去除 率变化不大，趋于稳定。这主要是电絮凝法的处理效果达到饱和临界点，所以反应时间继续增加，处理效果并不能无限增长9。另外，随着时间增加，金属极板容易发生钝化形成一层疏松保护膜，影响铝电极溶解和自由基的 产生量，导致絮凝剂铝离子产生量减少和氧化效果减弱，继续增加反应时间对去除效果

6、意义不大。并且随着时间的增加电能消耗增加，处理成本随之增长。因此合理的处理时间为30 min为宜。2.3电极板间距对金属离子去除率的影响电极间距对电流影响最直接，电极间距小，电絮凝处理效果较好，能耗较小，但间距小不利于设备的加工;电极板间距增大则溶液电阻增大，导致耗能较大，且电絮凝效果也较差。此将电极板间距分别取为1、2、3、4和5 cm,在pH值为8.0,电流密度为5.0 A/dm2，电絮凝时间为30min作用条件下的实验结果如图3 所示：由图3可知，在极板间距为1cm到2cm增长时，三种离子的去除率增加，在极板间距为2cm时铭离子与镍离子的去除率达到最大值，在极板间距为2.5 cm铜离子的

7、去除达到最大值。其原因是电极 间距小，阴极区电解产生的气体所形成的气泡使在阳极形成的复合物迅速上 升，导致电极反应加快，加速阳极的铝进步溶解，使金属离子取得较好的去除效果。极板间距越大，电压相应越 高，电能消耗也增大。综合考虑，电极间距取2cm为宜。2.4 PH值对金属离子去除率的影响控制电极的极板间距为2cm,电流密度为5.0 A/dm2，通电时间为30min，将电镀废水的pH分别调到4.0、5.0、6.0、7.0、8.0和9.0进行试验，比较金属离子去除率的变化，结果如图4：由图4可见，在电流密度为5A/dm2、电解时间为30min、极板间距为2cm时，电絮凝法对金属离子的去除率随pH的增

8、大而提高，当pH值为69时，金属离子的去除率达到93%以上且保持平稳。初始pH大于9时，随pH的增大，铬离子的去除率减小。其原因 是电絮凝对金属离子的处理首先是在电场的作用下阳极溶解生产铝离子，再 经过水解反应生成氢氧化铝及其多核胶体，从而絮凝捕获金属离子及其氢氧化物。因此，pH宜控制在69之间。pH值为9时，铬离子的去除效果最好，进步增大pH值，铭离子的去除率又降低，是由于氢氧化铬也是两性氢氧化物。2.5 电导率对金属离子去除率的影响在电絮凝设备极板间距为2cm电流密度为5 A/dm2 , pH值为8.0，分别加入0.8g、0.9g、1.0 g、1.1 g、1.2g的氯化钠控 制溶液不同的电

9、导率，不同电导率对金属离子去除率的影响如图5。从图5可看出，随着电导率的增大，金属离子去除率稍有增大，但影响的效果并不十分明显。适当地提高废水的电导率可以在保证电 流密度不变的情况下有效地降低电压，从而降低能耗。但CI-本身对电极极 板有腐蚀作用，强浓度的NaCI会缩短电极极板的使用寿命。因此NaCI的质量浓度应该以I. 0 g/L为佳。2. 6最佳电絮凝工艺条件实验结果表明，最佳电絮凝工艺条件为：电流密度应控制在5A/dm2为宜，pH在6-9范围内，极板间距为2cm-2.5cm，电解时间控制在30min，能达到理想的去除效果，金属离子去除率达到最佳 值。3结论电絮凝综合了化学混凝和电化学的优点成为了一种高效去污的电化学方法，可较好同时去除多种金属离子污染物的电镀废水。虽然电 絮凝技术具有许多