新南威尔士大学T. David Waite院士团队JHM |电化学法处理含金属有机络合物废水

1月14日，澳大利亚新南威尔士大学土木与环境工程学院T.David Waite院士团队发表题为《金属与金属的一步法》的研究论文，提出利用电化学方法破碎金属有机配合物并选择性回收金属。

河流、湖泊和地下水中的重金属因其在食物链中的持久性和生物累积性，已成为最严重的环境问题之一。工业废水经常受到重金属污染，这些废水往往是人类活动（如采矿和化学制造）的产物，如果未经适当处理就排入受纳水体，会对环境造成严重破坏。最近的一项研究表明，2012年，中国约有221.6×10^8吨工业废水排入受纳水体，排放的重金属（包括铅、汞、镉和铬）总量约为388.4吨。 2016年重金属排放量进一步下降至133.2吨，随着涉及更严格排放标准的环保法规的出台，预计2020年后重金属排放量将继续下降。现在，越来越多的人意识到这些工业废水中的金属是宝贵的资源，应尽可能回收以备将来使用，特别是在缺乏足够金属资源支撑经济发展的国家。鉴于重金属对环境和人类健康的潜在威胁以及从废水中回收金属的好处，去除并在可能的情况下回收重金属已成为废水处理的重中之重。然而，通过常规沉淀工艺从废水中去除和回收重金属具有挑战性，特别是当废水中存在与金属结合的有机物如乙二胺四乙酸（EDTA）或柠檬酸时。因此，迫切需要开发替代技术以高效去除有机物并回收工业废水中的重金属。

由四个电极和两个腔室组成的ME系统示意图。

本研究提出了一种采用双室反应器和两对电极的多电极系统，用于同时电化学氧化含有 Cu-EDTA 和 Ni-EDTA 络合物的废水，以及通过在两个不同的阴极上电沉积实现铜和镍的分离和选择性回收。结果表明，该 ME 系统运行 4 小时后，成功实现了 90% 的 EDTA 去除率、99% 的 Cu 回收率（Cu 回收阴极处的固体 Cu 回收率）和 56% 的 Ni 回收率（Ni 回收阴极处的回收率 33.3%，溶液中的回收率 22.6%）。铜的去除主要由阴极 EDTA 络合物对 Cu(II) 的直接还原驱动，而阳极 Ni-EDTA 络合物中的 EDTA 氧化是镍去除的先决条件。金属结合的 EDTA 和游离 EDTA 的氧化分别由二氧化铅阳极表面和石墨阳极上的-OH 和直接电子转移驱动。进一步发现，ME系统在所有pH条件下表现良好，既可处理实际废水，又可处理含有其他金属离子（铬和锌）以及铜/镍的废水。铜和镍的分离效率取决于施加的电极电位和结合配体的性质和浓度，在结合能力弱和/或配体浓度低及施加的电极电位低的情况下，分离效率相对较低。因此，需要根据废水中配体的性质/浓度优化电极电位。总之，本研究为EAOP技术的设计和操作提供了新的见解，可以从含有各种金属有机配合物混合物的废水中有效去除有机物并回收金属。