电絮凝法去除电镀废水重金属技术
近年来,国内外学者针对不同镀种的电镀废水采用了不同的处理方法,如物理法、化学法、膜处理法、吸附交换法、物理化学法及生物法等,但传统的方法存在成本高、处理时间长、占地面积大、投资大、处理效率低、出水难以达标排放、二次污染及后续处理工作复杂等问题。电絮凝技术作为一种新型的处理方式,集氧化还原、絮凝和气浮为一体,具有设备构造简单、占地面积小、基建投资少、操作管理方便、无二次污染以及能够同时去除多种污染物等特点,可以弥补传统处理方法的不足,具有很好的发展前景及应用价值。
1、实验部分
1.1 废水性质
废水取自深圳某电镀厂电镀车间,废水中Cr6+浓度为20.52mg/L,Cu2+浓度为10.38mg/L,Ni2+浓度为15.73mg/L,Zn2+浓度为19.47mg/L,废水pH值为2.19。
1.2 实验流程及方法
电絮凝反应在容量为5L烧杯中进行,阳极和阴极为同类金属电极,两块平行极板固定在烧杯中,电极纯度为99%,电极连接多功能脉冲电源,向烧杯中倒入调节pH值后的电镀废水3.5L,开通磁力搅拌器,设置电流密度。用计时器控制时间,测定浓度,计算其去除率。
2、结果与讨论
2.1 电极间距的影响
设置不同电极间距,调节pH至6.0,调整电流密度为5A/dm2,通电时间为30min。
在电极间距(cm)为1、2.5、5、7.5、10时,Cr6+去除率(%)分别为95.67、96.29,92.17、86.39、81.45;Cu2+去除率(%)分别为95.21、96.54、91.43、87.06、83.38;Ni2+去除率(%)分别为85.39、90.35、83.41、74.18、70.25;Zn2+去除率(%)分别为94.48、95.72、92.16、86.87、80.74。
极板间的距离高于5cm时,可能因电极间距太大,阴极产生的初生态和阳极产生的絮凝剂,不能充分的与废水中的金属离子充分接触。随电极间距变宽,去除率相应逐渐降低。
2.2 初始pH值的影响
调节不同初始pH值,电流密度为5.0A/dm2,电极间距为2.5cm,通电时间为30min。
在初始pH值为4、5、6、7、8、9、10,Cr6+去除率(%)分别为85.81、94.32、96.46、97.23、96.12、89.42、86.26;Cu2+去除率(%)分别为90.39、92.97、96.81、98.33、97.28、95.13、94.47;Ni2+去除率(%)分别为72.18、83.35、89.94、91.43、90.54、85.39、85.07;Zn2+去除率(%)分别为85.31、92.16、96.87、97.14、96.99、93.18、92.44。
在弱酸性情况下,电凝反应环境更有利于废水中铁离子的水解,形成絮凝体;随pH值升高,絮凝体形成速度相对有所提高,对水中重金属离子有更好的网捕作用;同时,废水中OH-的浓度也相应提高。在pH值大于6且未超过8时,金属离子开始形成氢氧化物沉淀析出,且沉淀析出量随着pH升高而增加。当pH值大于8时,不利于的形成,影响重金属还原,难于形成氢氧化物沉淀析出。综上所述,当pH值在6-7时,重金属去除效果最适合。
2.3 电流密度的影响
设置不同电流密度,电极间距为2.5cm,初始pH值调节为6,处理时间为30min。
在电流密度(A/dm2)为1、2、3、4、5、6时,Cr6+去除率(%)分别为51.34、66.85、74.31、90.32、95.58、86.21;Cu2+去除率(%)分别为54.93、67.23、77.89、93.29、97.74、87.45;Ni2+去除率(%)分别为47.11、58.38、69.35、88.28、93.23、80.36;Zn2+去除率(%)分别为:50.19、67.24、76.20、93.17、96.49、84.57。
当电流密度在1~4A/m2时,在铁电极上发生氧化反应产生大量铁离子,废水中铁离子浓度也随着电流密度增大而升高,铁离子在水中经过水解产生大量的水解沉淀物,产生的絮凝剂增多,气泡的产生速率同时有所加快,絮凝效果越来越好,所以重金属离子的去除率也随着电流密度的增大而逐渐升高。
2.4 电凝时间的影响
设置极板间的距离为2.5cm、电流强度为5A/dm2、初始pH=6,设置电凝时间为40min,在设备出水口每隔5min取样一次。
在电凝时间(min)为5、10、15、20、25、30、35、40时,Cr6+去除率(%)分别为74.27、84.39、89.55、93.76、95.52、96.78、96.23、96.52;Cu2+去除率(%)分别为75.51、84.67、89.18、94.34、97.15、97.63、97.39、97.28;Ni2+去除率(%)分别为70.33、80.64、86.28、90.31、92.54、92.12、92.08、92.06;Zn2+去除率(%)分别为74.99、81.17、87.59、93.07、95.89、96.24、95.98、96.04。
最佳电凝时间为25~30min。在电絮凝处理前15min时,随电凝时间的增加,水解形成的絮凝剂数量越来越多,金属离子去除率都快速增长。当电凝时间达到20min时,去除率趋于缓慢;此时,去除率分别为93.76、94.34、90.31和93.07,但是在超过30min时,去除率反而略微降低,同时趋于平稳。
3、结论
目前,电絮凝法得到了环境科学领域的广泛关注,但许多研究成果向工程实践的转化还需要一个过程,如何降低运行费用,提高运行稳定性将是该项技术得以推广的关键所在。
(1)在电极间距上,电极间距为2.5cm重金属离子去除效果最佳;
(2)在初始pH值上,最佳pH值在6―7之间,金属离子去除率最合适,当pH值突破8后,去除率出现降低;
(3)在电流密度上,电流密度在5A/dm2时,效果最佳;
(4)在电凝时间上,最合适的电凝时间为25-30min。(来源:深圳市安鸿环保科技有限公司)