离子交换-电沉积联合工艺对处理含铜电镀废水工艺研究.pdf 58页VIP
万方数据 摘要 本文提出并系统研究了离子交换-电沉积联合工艺处理含铜电镀废水，目标是同时实现废水达标和铜回收。 离子交换法适用于低浓度废水，出水效果好，但再生液需进一步处理； 电沉积法适用于高浓度废水，可回收金属。 离子交换-电沉积联合工艺综合了离子交换和电沉积工艺的优点，扬长避短，实现了废水达标排放和铜资源回收。 本文以硫酸铜电镀废水为研究对象，探索离子交换-电沉积联合工艺。 在离子交换实验中，通过比较各种树脂的吸附效果和吸附能力，选择R32树脂作为吸附材料。 静态吸附试验表明，pH在4左右时树脂吸附效果最佳，质量分数5%的硫酸溶液最适宜洗脱。 动态吸附试验表明，当流量为10BV/h时，树脂的吸附性能最佳，吸附时间短，吸附容量大。 对R32树脂进一步进行并联和串联优化实验，串联吸附容量最大，比单柱吸附容量提高13.3%。 另外，可以将浓度较低的解吸液作为解吸的覆盖液，以提高后续解吸液的浓度。 电沉积实验主要以电流密度、初始浓度、pH值、温度和反应时间为主要操作参数，研究不同操作参数对处理效果的影响。 试验得出的最佳条件为：对于初始2浓度/L~/L含铜电镀废水，在电流密度210A/m、pH 0.8、温度60℃、电解4小时的条件下，铜的纯度可达99.7%。
研究表明，离子交换-电沉积联合工艺技术可行，运行稳定，工艺简单，操作方便，实现废水达标排放和铜回收。 小规模试验过程可以为实际系统的设计和运行提供依据和参考，符合国家可持续发展的要求。 关键词：电镀废水； 离子交换; 电沉积； 组合工艺； 铜回收二万方数据本文，离子对-是对的以及。 我们知道，ion 代表低的 with ，但 的 部分需要是 。 ，在高水平上表现良好。 的离子，同时避免 、 和 。 在离子方面，R32树脂是一种基于离子的研究。 在韧皮pH值约为4的情况下，韧皮为5%的H2SO4。 在2 4 中，巴氏速率为10BV/h。 R32 为 13.3%。 , 的较低版本可以使用自 的 。 重点以、、、、时间为主，其中：为210A/m，/L~/L，pH为0.8，60℃时间为4h。 在此条件下，率为99.7%。 日期表明离子- 和 的联合是由于其 。 基础和为和，满足维持。 ：水； 离子-;;; 万方数据目录汇总第三章 第一章引言 11.1 重金属污染现状 11.2 工业废水回用的意义 11.3 电镀含铜废水简介 21.3.1 来源 21.3.2 危害 31.3.3 常见电镀含铜废水处理方法31.4 离子交换-电沉积联合工艺 71.4.1 离子交换树脂 71.4.2 电沉积 91.5 本课题研究的意义和内容 121.5.1 研究意义 121.5.2 研究内容 13 第二章离子处理含铜电镀废水交换法 142.1 实验材料 仪器和材料 142.1.1 主要仪器 142.1.2 主要化学试剂 142.1.3 实验用水 142.1.4 树脂 152.2 树脂处理 162.2.1 树脂预处理 162.2.2 树脂再生 162.3 实验方法 162.3.1 静态实验162.3.2 动态实验 172.4 检测方法 182.5 结果与讨论 182.5.1 001 ×7 树脂处理含铜电镀废水 182.5.2 D402 树脂处理含铜电镀废水 22 万立方米数据 2.5.3 M64 树脂处理含铜电镀废水电镀废水 262.5.4 R32 树脂处理含铜电镀废水 292.5.5 树脂比较与选择 332.5.6 吸附塔（离子交换柱）运行优化试验 332.6 小结 37 第三章 电沉积法回收解吸液中的铜 383.1 实验材料仪器和材料 383.1.1 主要仪器 383.1.2 主要化学试剂 383.1.3 电极 383.1.4 实验用水 393.2 电极预处理 393.3 实验方法 393.4 检测方法 403.5 结果与讨论 403.5.1 电流密度的影响 403.5.2 初始浓度的影响413.5.3 温度的影响 413.5.4 pH 值的影响 423.5.5 电解时间的影响 433.5.6 铜纯度分析 433.6 小结 44 第四章离子交换-电镀联合工艺效益分析 454.1 社会效益分析 454.2 环境效益分析 454.3 经济效益效益分析 45 第五章结论 46 致谢 48 参考文献 49 附录 1 硕士学习期间发表的论文 53 万方数据 武汉科技大学硕士论文 第一章引言 1.1 重金属污染现状 我国是淡水资源匮乏的国家。
据统计，我国淡水资源量为1亿立方米，居世界第四位，占世界淡水资源总量的6%。 但由于我国人口基数大，人均水资源量较少，仅占全球人均水量的四分之一，被列入淡水资源短缺国家行列。世界。 淡水资源短缺也成为影响我国社会经济快速发展的主要原因。 据环保部发布的《第一次全国污染源普查报告》统计，全国工业废水产生量约为738亿吨/年，排放量为237亿吨/年。 其中，电镀废水排放量为工业废水排放总量。 百分之十六的量，近二分之一的废水没有达到电镀污染物排放标准要求而随意排放，造成河流污染，造成污染水域不仅减少了水资源的使用使用功能，进一步激化了缺水矛盾。 其中，汞、镉、铅、[1,2]铜、铬、镍、砷等几种重金属已成为我国水污染的“罪魁祸首”。 根据现有数据，20世纪80年代以来，我国黄河、长江、太湖、巢湖湘江、松花江、珠江等水域都出现了不同程度的重金属污染。 2005年，珠江支流发生重金属污染事件。 监测发现北江河段镉严重超标，大面积污染河水，引起周边群众恐慌； 2007年，柳江上游发生砷污染，造成多名村民中毒； 2009年，湘江水域重金属含量超标，导致周边城市人们的饮用水源受到污染，河里鱼类数量减少。 2010年，汀江部分水域出现铜污染，导致当地自来水停水。
此外，污水灌溉还导致我国大面积耕地受到污染。 目前，我国受污染耕地面积约1.5亿亩，每年直接经济损失超过200亿元。 近年来，我国工业快速发展，增加了经济效益的同时也对环境造成了很大的危害。 重金属废水的超标排放已成为人类健康的一大隐患。 因此，大力推进重金属废水无害化处置研究，实现从达标排放到“零排放”的技术升级，将对我国可持续发展战略的实施产生深远影响。 1.2工业废水回用的意义近年来，随着经济的快速发展，我国年均用水量和排水量均呈上升趋势。 此外，各地水资源分布不均，部分河流受到污染，水资源供需矛盾更加尖锐。 根据中国环境公报表1.1数据，2006年至2012年，全国废水排放量较上年有所增加。 在此形势下，工业废水的回用对于缓解当前缺水问题具有重要意义。 武汉科技大学硕士论文[3,4]。 主要体现在以下几个方面：（1）工业废水再生循环利用，可减少城市用水量30%左右，显着缓解缺水问题； （2）废水可就地处理达标后供应给原有工业企业及附属企业，大大降低了取水成本； 同时，水域污水排放量明显减少，水污染趋势得到缓解； （3）工业废水中含有大量的重金属资源，其中单个金属的含量已远远超过其在金属矿石中的含量，其回收利用减少了资源浪费，增加了经济效益。
（4）工业废水达标后回用，既节约了水资源，又减少了环境污染。 可达到事半功倍的效果，符合循环经济发展的新要求，具有环境效益和经济效益。 表 1.1 污水排放情况 年份 2 2 2012 废水排放量/亿吨 536.8 556.8 572.0 589.2 617.3 652.1 684.6 [5] 目前，工业废水回用主要有以下用途： （1）可排放至缓冲水系统可用于补充地下水源； （2）可作为工业用水的补充水、冷却水，在企业中回用； (3)可用于城市绿化和农田灌溉。 1.3电镀含铜废水简介电镀是利用电化学或化学手段对材料表面进行保护和装饰，以改变其表面性能的过程。 由于其用途广泛，通用性能强，大多数工业企业（如电子、轻工、[6]机电、纺织、仪表、机械、交通等）都设有电镀厂。 近年来，由于环保要求日益严格，电镀厂全部搬迁至电镀工业园区。 该园区废水排放量大、成分复杂，是我国污染较严重的行业之一。 虽然电镀废水排放总量在工业废水中相对较低且污染面较窄，但水中通常含有大量重金属，且金属浓度往往高于国家允许排放限值许多倍[7] 。
如果不经处理直接排放，将会影响人类健康和生态环境的平衡。 因此，电镀废水对环境的危害不可低估。 1.3.1来源含铜电镀废水在电镀厂排水中占很大比例，因为除镀铜件外，镀镍、镀锡、镀金、镀银等工艺也常以镀铜层作为底层层，因此几乎所有生产线都会产生含铜废水。 根据电镀工艺流程，电镀废水一般分为四类：前处理废水、电镀漂洗[8,9]废水、后处理废水和电镀废液。 （1）预处理废水 20000 m3 数据 武汉科技大学硕士论文 预处理废水主要是电镀前打磨、抛光、喷砂、除油、除锈、电化学腐蚀等工艺产生的。 其中，酸洗除锈工艺常用硫酸和盐酸，因此产生的废水酸度较高，并含有少量有机添加剂。 除油过程中通常会添加氢氧化钠、碳酸钠等碱性物质，使废水呈碱性。 （2）电镀冲洗废水电镀冲洗水是电镀过程中重金属污染的主要来源，占电镀废水总量的70%以上。 镀件的清洗工艺、实际管理和操作水平、电镀液成分等条件的变化将直接影响重金属含量水平和废水排放量。 含铜电镀废水主要来源于碱镀铜、焦炭镀铜、酸性镀铜生产线。 主要污染物为酸性铜、络合铜、氰化铜。 本次研究取水的福建某电镀厂生产线含铜废水比例约为50%，具有一定的代表性。
（3）后处理废水后处理废水主要来源于镀件的特殊表面处理、不合格镀件的剥除、镀件水洗后的钝化等。 废水中还含有大量的重金属，如Cu2+、Cr6+、Zn2+、Ni2+、Fe2+等。一般来说，镀后废水处理量差异较大，成分复杂。 (4)电镀废液电镀液长期使用后会积累大量的重金属离子，导致其成分发生变化，性能发生变化。 为了保证镀件的质量，过期的镀液必须丢弃，并添加新液。 废电镀液中杂质较多，成分复杂。 同时，重金属离子浓度也比较高。 1.3.2 危害有色金属铜与人类密切相关。 它不仅广泛应用于工业领域，而且也应用于日常生活中。 广泛使用。 但当铜含量超过国家允许排放浓度时，就会对生态系统造成危害。 重金属无法被降解，所以即使只有微量，经过长时间的富集，浓度也能达到原来值的数千倍。 一般情况下，水中铜浓度超过0.01mg/L就会对水的自净功能产生影响[10]。 如果铜浓度超过5mg/L，就会有异味。 如果铜浓度超过15mg/L，则不能饮用。 铜主要沉积在人体的肾脏、大脑、肝脏等部位。 肾脏主要表现为尿酸尿、尿糖、尿蛋白、尿磷尿、氨基酸尿。 脑部的主要表现是帕金森综合症和小脑运动障碍。 皮肤接触高浓度的铜会引起皮炎、湿疹，甚至皮肤坏死。
当土壤中铜含量较高时，会污染农作物并造成发育迟缓，并会富集在谷物中，最终进入食物链。 1.3.3 常用的电镀含铜废水处理方法 目前，处理电镀含铜废水的方法大致可分为三类： 第一类是通过化学反应去除废水中所含的重金属，包括电化学还原法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法、中和沉淀法、聚合物重金属捕收剂法、化学还原法等； 第二类是利用3万平米数据武汉科技大学硕士论文分离、吸附、浓缩等物理方法去除废水中的重金属而不改变重金属的化学形态，包括离子交换、吸附、提取和其他方法； 第三类是利用植物和微生物的积累、絮凝、摄取、吸收功能来处理重金属废水，包括絮凝、生物吸附、植物修复等生物方法。 1.3.3.1 化学沉淀法 化学沉淀法是一种技术比较成熟、使用时间较长的方法。 它主要是利用向废水中添加化学物质的方法，使添加的物质与废水中的重金属发生化学反应，生成不溶性沉淀物，然后将其分离。 传统的化学沉淀方法有铁氧体沉淀、中和沉淀、硫化物沉淀等。去除含铜电镀废水中Cu2+的原理是：向废水中加入一些碱性物质，-2+OH与Cu发生化学反应，生成水不溶性沉淀，从而去除重金属。 [11]2+ 郭永福等采用硫化物沉淀法处理含铜废水。 处理后，废水中Cu浓度由[12]120mg/L下降至0.5mg/L。
段锐等. 采用铁氧体沉淀法处理高浓度含铜废水。 实验结果表明，当n(Cu2+):n(Fe2+)=1:10时，室温下铜离子去除率高达99.95%。 一般来说，化学沉淀法工艺流程简单，处理效果好，处理成本低。 但最终产物以沉淀物的形式存在，这只是转移的形式，并没有真正去除。 另外，药剂的用量、药剂生产厂家、药剂配比等因素多变，导致治疗效果不稳定。 1.3.3.2吸附法吸附法是使废水通过一些具有高比表面积和特殊官能团的物质，通过范德华力的作用选择性地吸附重金属，从而达到分离的目的。 吸附剂可分为三大类：天然吸附剂[13]、合成吸附剂和生物吸附剂。 (1)天然吸附剂天然吸附剂主要包括活性炭、沸石、粉煤灰等物质。 活性炭是市场上使用最广泛的吸附剂[14]。 洪辉等人。 室温下用活性炭处理初始浓度为15.38mg/L的模拟含铜废水。 活性炭用量为0.3g，去除率可达97.93%。 活性炭具有良好的吸附性能，但再生困难，重复利用率低，难以在大型工业企业推广使用。 沸石是迄今为止发现的天然矿物中比较面积最大的，因此具有良好的吸附能力和较低的使用成本，备受关注[15]。 KSHui 等人。 选择4A沸石作为吸附剂，对不同重金属进行吸附对比实验。 结果表明，4A沸石对铜、镉、锌、钴、镍5种重金属的吸附能力由大到小排列。 。
(2)合成吸附剂 合成吸附剂主要包括硅胶和有机合成物质。 硅胶受热不易分解，机械强度高，是一种亲水性吸附剂。 乌兰采用新型姜黄素改性硅胶吸附饮用水中的2+[17]铜离子。 振荡时间为20分钟。 当pH为4时，Cu的回收率可达95%以上。 贝莹等人。 4 武汉科技大学万方数据硕士论文以人工制备球形二乙醇胺基木质素为材料，并用其吸附废水中的Cu2+。 吸附容量为24.12mg/g，为改性前的吸附容量。 4.1倍。 (3)生物吸附法生物吸附法依靠生物体独特的结构特征和化学性质去除废水中的重金属。 目前发现细菌、藻类、真菌等具有吸附重金属的功能，并取得了一定的研究成果。 [18] Galli E 等人。 通过对毛木耳的研究发现，在酸性条件下，菌丝体表面的羟基化合物可以大量电离，形成带负电的表面，从而使水中的Cu2+快速转化为铜而被吸附。 [19] 2+ 陈琳利用小球藻研究了电解废液中Cu的吸附。 在温度25℃、吸附时间60分钟时，Cu2+的最大去除率为97.8%。 1.3.3.3 膜分离法 膜分离法是使废水在外力的作用下通过特殊的半透膜。 重金属离子被截留在半透膜上，从而达到净化水的目的。
根据膜性能的不同，可分为超滤、微滤、纳滤、反渗透、电渗析、液膜等。目前，在重金属废水的处理中，超滤和反渗透是最常用的[20] ]。 陈明等. 采用反渗透法处理金铜矿山废水，铜回收率为74%。 [21]刘久清等。 采用纳滤-反渗透膜联合工艺处理含铜电镀废水。 纳滤膜操作压力1.5MPa，操作温度26℃，流量16L/min，反渗透膜操作压力2.0MPa，操作温度36℃，流量14L/min时，Cu2+去除率达到97%。 膜分离工艺在废水处理过程中不改变溶液的化学形态，不需要添加化学品，无二次污染，操作管理更加方便，并且可以实现金属回收。 但膜组件成本较高，且在使用过程中容易受到污染，削弱了处理效果。 1.3.3.4 电沉积法电沉积法是利用直流电使废水中的重金属在阴极获得电子，在阴极被还原、沉积，从而从废水中去除的方法。 阳极和阴极的电极反应如下： - 阳极 4OH - 4e →O ↑ + 2H O22 阴极 Mn+ + ne →M [22] 孙英等。 等采用三维电极处理含铜废水，对初始浓度170mg/L的废水进行电解2+[23]2+，Cu去除率为80.6%。 肖洪康等. 采用铁碳微电解技术处理Cu浓度为/L的小檗碱废水。 反应70分钟后，Cu2+去除率可达99.9%。 同时，[24]处理一吨水可回收废水约18~19kg。 铜。
以三维石墨为电极，从稀水溶液中去除Cu2+。 实验过程中，Cu2+质量浓度从150mg/L下降到0.05mg/L，电流效率达到68%，处理效果良好。 郭仁东等. 采用电沉积法处理含铜碱氨蚀刻废水。 实验表明，采用电沉积法去除废水中的铜离子是有效的，同时可以回收金属铜。 5万立方米数据 武汉科技大学硕士论文22+ in 极距28mm，电流密度100~300A/m，Cu去除率99%以上。 电沉积是一种比较成熟的废水处理方法，去除率高，设备和操作管理简单，能够回收重金属，具有一定的经济效益。 但能耗较高，不适合处理低浓度废水。 因此，可以将废水浓缩然后电解。 为了解决这些局限性，人们提出将电沉积法与其他方法结合使用，如离子交换-电沉积法、复合超滤-电沉积法等，以达到处理废水和回收重金属的双重目的。 。 1.3.3.5离子交换法离子交换法是利用树脂上的官能团与重金属离子发生置换反应去除废水中金属的方法[26]。 常用的树脂有阴离子树脂、阳离子树脂、螯合树脂等。不同性质的树脂与重金属离子的反应机理不同。 阴离子树脂去除废水中重金属的能力主要取决于能否形成络合物。 络合物的亲和力越大，吸附的重金属越多，治疗效果越好。 阳离子树脂去除废水中重金属的能力主要取决于离子键静电力的大小，静电引力越大，处理效果越好； 螯合树脂去除废水中重金属的能力主要取决于官能团上孤对电子与重金属离子形成的配位键的大小，其效果[27]力越强，更好的吸附性能。
[28]+舒正年等。 等采用亚甲基氨基磷酸树脂（APAR）研究了Ag的吸附+结果表明，该树脂在pH为6.0的乙酸-乙酸钠缓冲液中对Ag有较高的去除效率，静态- 1[29]饱和吸附容量为272mg·g。 通过对比阳离子凝胶型树脂和大孔树脂，季建红得出结论：大孔树脂的孔隙扩散速度比凝胶型树脂快很多，处理效果更好。 当pH=6、原水温度在20～30℃时，树脂的吸附容量较大，出水铜含量可降至0.01mg·L-1。 离子交换法处理废水出水率好，无二次污染，设备简单，树脂可重复使用。 1.3.3.6 几种方法的优缺点比较通过前面几节的介绍，可以看出每种方法对于处理电镀含铜废水都有一定的优缺点。 具体比较如表1.2所示。 表1.2 不同工艺优缺点比较 处理技术 出水水质 占地 能耗 污泥金属回收 运行成本 化学沉淀 一般大、低、无、低、膜分离、好、小、高、无能、高 吸附法、一般大、低、无、无能力、低 电镀，一般小、高、无能力、高 离子 良好 交换 小 低 不合格 低 从表 1.2 可以看出，每种方法都有自己的优点和缺点。 例如膜分离法处理6万立方米数据，出水水质良好，但能耗和技术难度较高； 电沉积工艺操作简单，可回收重金属，但能耗较高。 并且更适合处理高浓度废水； 离子交换法可以对废水进行深度处理，出水效果好，占地面积小，操作简单，更适合低浓度废水。
因此，在实际生产过程中，需要考虑废水量、水质等诸多因素，采用一种或多种方法对废水进行处理。 考虑到国内外电镀废水处理的发展趋势，本研究选择离子交换法-电沉积联合工艺处理含铜电镀废水，既保证了出水符合排放标准，又回收了重金属。金属资源。 不仅满足清洁生产的要求，而且具有一定的经济价值。 1.4 离子交换-电沉积联合工艺 1.4.1 离子交换树脂 离子交换树脂实际上是一种高分子聚合物，是离子交换反应顺利进行的基本条件。 树脂的质量对排水效果有重大影响。 1.4.1.1树脂特性离子交换树脂是具有官能基团的高分子多性酸（碱）聚合物。 树脂的结构包括三个部分：聚合物[30]骨骼，官能团和移动离子，如图1.1所示。 （1）聚合物骨骼：它由交联的聚合物聚合物（碱）聚合物组成。 （2）官能团：连接到聚合物骨骼和携带极性官能团（例如-n（ch），-n（ch）H等）。 3 23（3）移动离子：反应过程中的方向运动。 图1.1离子交换树脂的结构1.4.1.2树脂分类有很多方法可以对离子交换树脂类型进行分类。 最常见的分类是交换组和物理结构的属性。 （1）根据交换组的性质进行分类。 根据交换组的不同特性，可以将树脂分为7种类别：强烈的基本阴离子交换树脂，弱碱性阴离子交换树脂，强酸性阳离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂。 ，螯合树脂，氧化还原树脂和两性树脂。
7 Data Wuhan科学技术硕士学位论文强烈基本的阴离子交换树脂：功能组是一个第四纪铵组，它是高度碱性的，即使在碱性培养基中也可以执行离子交换功能。 弱碱性阴离子交换树脂：官能团是原代胺，次胺和第三胺。 它是碱性弱的，只能在中性和酸性培养基中发挥其离子交换功能。 强酸性阳离子交换树脂：官能团是一个磺酸基，高度酸性，相当于无机酸中的硫酸和盐酸等强酸。 即使在酸性培养基中，它也可以执行离子交换功能。 弱酸性阳离子交换树脂：官能团是磷酸组，羧酸基，苯酚基等。它是弱酸性的，只能在中性和碱性培养基中发挥其离子交换功能。 螯合树脂：骨骼是一种高分子交联聚合物，并带有特殊官能团。 氧化还原树脂：它具有两个侧面，不仅氧化，而且还原。 两性树脂：酸性基团和基本组共存。 （2）根据物理结构的差异按物理结构进行分类，树脂可以分为三类：凝胶类型，大孔类型和载体类型。 树脂结构如图1.2所示。 图1.2离子交换树脂的不同物理结构。 凝胶型离子交换树脂：光滑的表面，清除晶体，并具有均匀的聚合物凝胶结构。 这种类型的树脂仅具有化学结构孔，连续的孔间结构，其交换能力大于大孔树脂。 但是，凝胶型离子交换树脂的孔径很小，当废水通过时，大分子物质很容易阻止网格，因此很难洗脱。 大孔离子交换树脂：粗糙的表面，浑浊的外观，异质凝胶结构。
大孔树脂的孔径比凝胶树脂的孔直径大得多，范围从几纳米到数百纳米，并且比表面积也更大，因此吸附性能更好。 载体离子交换树脂：它是一种特殊用途的树脂，主要用作液相色谱的固定相。 1.4.1.2树脂性能（1）密度密度是估计离子交换实验中树脂载荷的理论基础。 它通常以两种方式表示：湿的表观密度和湿的真实密度。 其中，湿的真实密度是指在吸收水和完全膨胀后的树脂密度，并且与在反冲洗过程中的树脂的膨胀速率密切相关。 湿的表观密度是树脂吸收水并完全膨胀后的填料密度。 （2）粒度粒径是离子交换树脂吸收水并完全膨胀后的粒子的尺寸。 它与治疗结果的质量密切相关。 例如，当粒径很小时，反应速度很快，但是溶液的电阻很大，因此选择适当的粒径非常重要。 （3）交换能力交换能力是指每升树脂参与离子交换反应的功能组的数量，这反映了树脂的吸附性能。 有三种表达形式：总开关容量，工作开关容量和再生开关容量。 总交换能力是指可以参与离子交换反应的单位树脂中活性基团的总量。 工作交换能力是指树脂在特定使用条件下显示的离子交换能力，并且与溶液，流量，温度等的组成有关。再生交换能力是指可以是的离子兑换能力的量树脂被吸附和饱和后，通过再生恢复。
（4）水分含量水分含量是指饱和湿树脂中肿胀水的质量的比例。 水分含量（％）=（潮湿的水/湿树脂的质量）×100％1.4.2电沉积1.4.2.1电沉积原理通过电解在固体表面上排出单个金属离子，并减少为金属原子。 然后将其沉积在阴极板上以获得金属层。 当前，电沉积可以分为四个过程。 （1）在电极表面处理过程中废水中的可溶性污染物在阳极氧化或阴极还原后沉淀出不溶性。 例如，重金属离子在阴极附近发生还原反应，从而可以去除重金属。 2+ -CU + 2E→CU↓2 + -ZN + 2E→Zn↓（2）电凝处理过程依赖于通过电解可溶性阳极的电解产生的氢氧化物微氟氯废水。 废水中的重金属粘附并凝结以净化废水。 阳极：Fe→Fe2 ++ 2e--+-：2H O+2E→H+2OH2总反应：Fe+2H O→Fe（OH）↓+H↑+10H O+10H O+O→4FE（OH）↓+ 4H↑2 2329 Data Wuhan科学技术硕士学位论文（3）在电解浮选过程中，阴极和阳极阶段均由不溶性材料组成。 当外部电压达到水的分解电压时，将产生新的生态O和H，这将导致污染材料可以执行氧化和还原功能。 同时，在阴极附近产生的H气泡和在阳极下产生的O2气泡可以迅速粘附在污染物上，从而去除污染物。
+-2H O→2H+2OH2+-2H+2E→2 [H]→H2→H2→4OH→2H O+O+O+4E22（4）电解氧化还原过程使用电极在电极过程中产生的氧化或还原产物电解过程，化学与废水中的污染物反应形成沉淀以去除污染物。 例如，当使用电沉积方法处理含铬的废水时，铁通常用作电极。 在电解过程中，铁阳极将产生极大的Fe2+，这可以减少废水中的CR6+至CR3+。 -2 +Fe-2e→Fe2- 2 ++ 3 +3 +3 +Cr O +6fe +14H→2CR +6FE +6FE +7H O2 722- 2 +3 +3 +3 +3 +CRO +3FE +3FE +8H→CR +3FE +3FE +4H O42 +6+3+同时，阴极H接收电子以生成H，并且CR直接还原为Cr。 2+ -2H +2E→H2↑2-- +3 +Cr O +6e +14H→2CR +7H O2 722-- +3 +3 +CRO +3E +3E +8H→CR +4H O42 +，反应进一步进行，浇水H逐渐减少废水的pH值增加，导致三价铬沉淀并去除。 英国科学家M. 3 +-cr +3OH→CR（OH）3↓1.4.2.2影响电沉积过程的因素（1）法拉第定律和当前的效率。物质与产品反应中的电力之间的关系。
具体而言，它包括以下两个方面：①在电极的两个阶段的相交处产生电化学反应的物质的质量与通过其界面的电荷直接成比例。 这被称为法拉第的第一定律。 ②无论其性质如何，溶解或沉淀LG等效的LG等于任何物质所需的电量都是相同的。 这被称为法拉第的第二定律。 1摩尔电子（即常数电子的电荷）携带的电荷称为常数，记录为F。23-1-19F= Nae = 6。 ：当单位电通过界面时产生的材料的理论量。 法拉第定律不会随着反应条件，物质类型和特性的变化而改变。 它是自然界中最严格的法律之一。 但是，某些明显的偏差通常在实际操作过程中发生，即电沉积反应的产物比理论计算值少（或更多）。 因此，提出了当前效率的概念。 电流效率=电极反应实际产生的材料量/根据法拉第定律计算得出的材料的理论量（2）电流密度2电流密度2电流密度是指通过单位电极表面的电流强度，A/m 。 电流密度对电沉积效应的影响主要反映在以下：将相同厚度的涂层镀层，电流密度越大，所需的时间越短，从而提高了生产效率； 同时，在较高的电流密度下形成的晶体薄而紧凑，具有良好的硬度。 。
然而，过度的电流密度很容易引起阳极钝化，阴极涂层表面松动，肿瘤的生长和其他不良现象。 因此，应通过实验选择适当的电流密度。 （3）电解质温度的影响电解质温度对电沉积效应有一定影响。 较高的温度有助于形成细和致密涂层，同时提高了电流效率，消除了阳极钝化并提高溶液的电导率。 但是，当温度太高时，能耗很大，并且晶体生长速率大于形成晶体活跃生长点的速率，这会影响涂层的表面光滑度。 （4）电解质pH的影响。 在其他条件下，当电解质的pH值较低时，功耗很低。 强酸化程度可以促进阴极激活的程度，但不利于金属沉淀。 因此，有必要合理地控制pH值并在实验过程中选择最佳条件。 （5）电极材料在通过电沉积处理废水过程中的影响，电极起传输电流的作用，这直接影响电流效率和消耗的电能量。 因此，选择电极非常重要。 1.4.2.3电极材料（1）盐水溶液电解材料的发育历史记录以产生苛性钠和氯是最大的水溶液电解业。 氯 - 阿尔基利生产技术的持续发展以及对氯 - 阿尔卡利的社会需求不断增长，促使电解业中使用的电极材料的持续更新。 盐水电解的整个开发过程已成为电解材料发展的历史描述。 在最早的电解盐水实验中，电极材料主要是铂，天然碳，天然石墨，氧化铁，二氧化碳等。
随着科学技术的持续发展，人工石墨是由化学家在19世纪末成功生产的，并用于盐水电解的工业生产。 为了适应不断变化的状况和要求，人们一直在尝试研究新电极。 1935年，首次研究了铂电极，并进行了实验研究。 但是，最终，由于成本高，无法实现工业化。 直到上个世纪中叶，钛金属被研究为电极基质。 它在电解盐水测试中显示出良好的稳定性和耐用性，这在金属电极的开发和研究方面取得了突破，并在工业企业中广泛使用。 晋升。 因此，电极进入了钛时代[34,35]。 （2）从实用性和生产技术的角度来看，电极材料的选择应在选择电极材料时注意以下几点：①耐磨性和耐腐蚀性； ②机械强度和密度； ③电导率过程中的电导率，电极，电极，它在传输电流的作用中起着作用，因此需要选择具有良好电导率的电极材料； ④再生，应选择具有回收价值的材料作为电极，这可以降低成本并降低环境污染； ⑤价格和经济。 （3）涂料钛电极的优势[36]在长期使用和多次研究后，发现钛电极比石墨电极和基于铅的电极具有一定的强度。 ①良好的稳定性，电解过程中板之间的距离保持不变，以确保在恒定电压状态下进行电解质； ②工作电压低，减少了电能的消耗；
例如，在隔膜方法的电解产生过程中，一般石墨电极寿命为8个月，而钛电极可以达到6年以上。 ④可以提高电流密度； ⑤强耐腐蚀性； 污染保证了产品的纯度； ⑦可以重复使用底物的金属钛，以降低成本； ⑧具有稳定的氧化层保护，以避免短路问题并提高当前效率。 1.5该学科研究的重要性和内容1.5.1研究的重要性近年来，家庭水资源受到重金属污染的意义并不少见。 在水体中，人类健康受到严重威胁。 作为世界上三个主要污染行业之一，其环境问题尤其关注。 电镀废水是电镀污染物和高排放物中最常见的废水。 此外，铜是行业中最常用的元素之一。 如果铜在废水中超过标准，则废水中的铜排放将对人体的肾脏以及硕士学位论文，肝脏和武汉科学技术大学的其他部分的120,000平方米的数据造成严重破坏。 因此，这项研究代表了含铜的废水作为研究对象。 这项研究使用离子和电沉积的两个过程使用具有一定创新的含铜的镀层废水。 此过程结合了离子交换方法的效果。 废水，回收重金属的优势，实现了重金属的有效回收，以及从水中的重金属浓度符合“电镀污染物进化标准”（-2008）。
它符合清洁生产的要求和循环经济的特征，并具有某些环境利益，经济利益和社会利益。 1.5.2研究内容该主题主要使用离子交换 - 电力隐身积累的综合过程与 - 含铜的废水的深度处理。 根据水出口，可以被水回收。 理论数据。 废水取自福建的电镀控制区。 该主题的特定工作步骤如下：（1）离子交换树脂选择； 铜离子的吸附能力； （4）解锁吸入树脂以吸附饱和离子，然后选择最合适的吸力溶液； （5）根据上述实验数据选择最合适的树脂和加工参数； （6）再生解决方案进行电解实验； （7）诸如电流密度，pH，温度，时间和其他因素对铜回收率和当前效率等因素的影响，确定了实验的最佳条件； 有效性和可行性。 测试过程的简短图如图1.3所示。 树脂预处理电镀废水离子切换到标准发电机残留树脂树脂树脂，吸收，回收铜液体图1.3测试过程图130,000立方米的数据wuhan科学与技术硕士学位硕士学位论文第2章ION章节第2章ION 2 ION 水材材料2.1.1主仪器中的主要仪器如表2.1所示。
表2.1主要仪器模型和名称制造商TAS-990原子吸收志glory上海上海精密科学仪器有限公司，PHS-25 PHS-25 PH 仪器有限公司，有限公司。2.1.1.2主要化学试剂和主要的化学试剂如表2.2所示。 表2.2纯 Co.，Ltd。纯硫酸分析的纯富硫酸分析纯 Co.，Ltd.纯富氯硫酸化学公司的纯化试剂名称纯度生产制造商盐酸分析。实验废水是从富士板控制区域的硫酸铜铜板生产线中取出的。 硫酸铜生产线如图2.1所示。 pH = 2.06，Cu2+浓度为600mg·L-1。 140,000平方米的数据武汉科学技术硕士学位硕士学位纸清洗铜板镀铜铜清洗药物和洗涤的铜洗涤孔除外酸EDA镀料dalm（实验水）废水图2.1树脂的物理特性如表2.3所示。 表2.3树脂名称的物理性质，水分含量传奇的外观001×7金黄金到棕色球形46〜52个树脂颗粒D402浅黄色球形颗粒52〜58m64树脂牛奶白色球形颗粒50〜56r32树脂暗棕色球体颗粒颗粒45-115万平方米数据武汉科学技术硕士学位论文2.2树脂处理2.2.1处理树脂未使用的离子交换树脂的预处理将包含一些金属离子，例如铁和铝。 他们将通过测试逐渐转移到溶液中。 它影响水的影响。
因此，[38]预处理：（1）在实验之前，首先使用2BV（BV：树脂柱中的树脂体积，下面相同）。 ，洗树脂以用水澄清； （2）其次，用2％至4％的氢氧化钠溶液将树脂浸入2BV质量评分。 ; （3）最后，用2BV浸泡质量分数为5％的盐酸含量。 4小时后，将盐酸溶液放置，然后清洗树脂以用水中和。 2.2.2树脂的再生使用适当的化学试剂来解决吸收树脂。 通过静态或动态或动态方法，树脂中的重金属离子可以快速解锁，然后离子交换树脂以再次获得吸附能力。 2.3实验方法通过两种操作方法进行实验：静态和动态。 2.3.1静态实验（1）静态吸附以将一定量的废水与氢氧化钠溶液调整为锥形瓶中的不同pH值，添加一定量的树脂，然后取样以确定Cu2+ In静态吸附24H后的溶液。 专注。 使用公式（2-1）和（2-2）在不同的pH值下计算Cu2+吸附能力Q和吸附速率E。 CC0VQ0 E（2-1）VRCCE0 E e100％（2-2）C0：Q - 吸附能力/G·L-1; 电子吸附率/％; c吸附率； 吸附Cu2+浓度/mg·L-1; 前溶液中有1.16亿平方米的数据