电化学法在电镀废水处理的应用

日期: 2024-06-19 10:09:28|浏览: 77|编号: 74921

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电化学法电镀废水处理的应用

电镀废水处理主要包括碱酸废水、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核心。

常用的重金属废水处理方法有化学沉淀法、吸收法、生物法等,其主要原理是将重金属转化为沉淀或其他形式,容易对环境造成再污染。例如,一些项目使用试剂处理电镀废水,处理效果较好,但废水处理成本过高。

近年来,电化学法作为重金属电镀废水处理技术之一,在废水处理中常同时进行电解、絮凝、气浮、氧化还原和微电解等功能,备受关注。

电解反应的原理主要包括电絮凝、电氧化还原和电浮选。其中,电氧化和电浮选分别用于处理有机废水和含固体颗粒和油垢的废水。电还原是利用电子将高价金属离子还原成低价金属离子或金属沉淀,因此此功能广泛应用于重金属废水的处理。电絮凝的原理是,可溶性铁、铝等阳极,在直流电环境下会失去电子形成金属阳离子Fe2+和A13+,OH-在溶液中形成金属氢氧化胶体絮凝剂,不仅能有效去除电镀废水处理中的重金属离子,还能降低废水中的盐度。

一、含重金属电镀废水处理的来源及种类

重金属电镀废水处理主要是过量或不规则控制电镀工艺形成废液和清洗电镀部件或设备形成废液,水的成分复杂,不易控制,其中含有铬、镍、铜、锌等重金属离子,以及氰化物, 有机物和其他污染物。

根据目前电镀行业的发展情况,对含重金属的电镀废水按主要重金属的含量进行处理如下:

(1)含铬废水:铬基废水主要含有铬(VI.)和一定量的其他重金属离子;

(2)含镍废水:主要污染物为镍离子、悬浮物等物质;

(3)含铜废水:主要含铜离子或络合铜离子;

(4)重金属混合废水:主要包括铬等重金属离子、氰化物和悬浮固体。

2、含重金属电镀废水的电化学处理

(1)含铬电镀废水的电化学处理

电镀废水中含有大量的铬,主要处于高价态,如-和CrO42-。很多分析。采用铁碳微电解或铁切内电解处理含铬电镀废水,当pH值和停留时间合适时,Cr6+去除率高达99%,出水能达到环保标准。

采用钛铁双阳极电絮凝工艺去除电镀废水中的铬(VI.),铬(VI.)的去除率达到96.57%。

采用电化学和生物方法相结合处理时,Cr6+的去除率更好,可以同时去除废水中的有机污染物。

例如,当采用微电解/电解-生物法结合处理工艺时,微电解/电解法相当于废水的预处理,铬(VI.)的去除率达到90%以上,再经过后期的生化处理工艺,Cr6+的去除率高达99.9%,去除效果明显。

单一电化学法对含铬电镀废水的处理效果明显,后处理结合生物法效果更好,可有效降低运行成本,具有进一步推广的潜力。

(2)含镍电镀废水的电化学处理

在电镀工业中,电镀镍因其耐腐蚀、耐磨、可焊性等特点而得到普遍应用,因此在工业上仅次于表面镀锌。

如果不处理直接排放含镍电镀废水,不仅会对环境造成明显的破坏,危害健康,还会造成自然资源的浪费。

目前,含镍电镀废水的处理方法与大多数工业废水处理方法相似,大致分为物理化学方法、化学方法、生物方法或各种处理方法的组合。

根据实验,探讨了微电解法对高浓度镍电镀废水处理的影响,镍的去除率达到64.09%,有助于后处理。采用絮凝电解配套工艺对电镀厂含镍废水进行分析,处理后出水中镍离子浓度降至0.365mg/L,小于0.5mg/L。因此,传统絮凝工艺与电化学法相结合处理含镍电镀废水,可直接达到废水标准,降低运行成本。

(3)含铜电镀废水的电化学处理

在电镀领域,镀铜常被用作镀铬、镀镍等其他重金属表面的底层,产生含铜电镀废水。

含铜电镀废水的电化学处理也可以直接回收铜,根据流化床电极处理低浓度硫酸铜废水,电解法分析不锈钢电极上Cu2+离子的还原特性,循环伏安法分析Cu2+离子在酸性环境中的电沉淀动力学, 使出水符合环保标准。

采用磁电解工艺处理含铜工业废水表明,它不仅可以有效处理工业废水中的污染物,而且可以进一步回收阴极上致密均匀的金属铜。

但由于金属电沉淀还原电位和传质的干扰,电解法在处理含铜电镀废水时存在处理时间长、处理量低、能耗高等缺点,限制了该方法在该范围内的推广。

为了提高处理效果,王刚等人将这两种电化学方法联用于处理含铜废水,处理效果明显优于独立微电解和电解,可促进反应的快速进展。

(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,往往不仅含有一类重金属,而且多种重金属离子并存,采用切铁内电解法处理重金属混合电镀废水,出水中Cr6+含量小于0.5mg/L,其他金属离子均达标排放。

对含铜和铬的电镀废水进行单次电絮处理表明,在相同参数下,Cu的去除效果优于Cr。

采用电絮凝活性炭纤维吸附法处理重金属混合电镀废水,重金属离子去除率达99.97%以上。

采用“微电解-中和-混凝沉淀”工艺技术,处理日排放20t的含Cr6+、Ni2+、Cu2+的电镀废水,总投资25万元,处理成本1.5元/吨。项目总投资26万元,处理成本约1.05元/吨。采用

电化学法等方法相结合处理重金属混合电镀废水时,处理成本可由3~10元/吨降低到2元/吨左右,处理成本显著降低。从成本和运行成本来看,电化学方法具有普遍推广和采用价值。

3. 不足之处

近几十年来,随着对环境保护的高度重视和废水处理技术的快速发展和推广,电化学处理工艺已广泛应用于各种工业废水领域,特别是在电镀废水领域。

然而,随着对电化学方法的深入研究,发现该过程中仍存在相应的情况,对其推广存在局限性。有几个因素主要包括以下几点:

(1)电化学法对不同重金属处理的影响不同,适用前提(pH值、电极板间距、电极板等)也不同,因此对重金属混合电镀废水处理存在限制;

(2)采用电化学法处理含重金属的电镀废水时,虽然处理效果明显,但处理能耗高,导致运行成本增加;

(3)电极板的局限性,大部分电化学处理工艺仍处于中试环节,尚未在建设工程中广泛应用。

四、总结及发展趋势

随着《电镀行业污染物国家排放标准》(-2008)的实施,电镀行业废水中各种重金属的排放标准逐步完善。

为了达到目前的排放标准和未来排放标准日益严格的趋势,传统的处理技术无法满足排放标准的要求,需要先进的处理,但这会导致处理成本进一步增加,造成资源的严重浪费。

从长远来看,重金属电镀废水中重金属的回收利用不仅可以避免环境污染,还可以促进绿色经济发展,这是从源头上减少对环境影响的关键环节。

为了达到这一目的,可以选择电化学法与生物法或理化法相结合,以降低能耗,提高处理效果,达到废水处理和重金属回收的双向目的。因此,重点发展低成本电极板和多维电化学反应器,选择合适的工艺组合降低能耗已成为发展趋势。

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