工作分享：(分析化学 评述与进展) 电沉积法处理和回收废水中金属的研究进展
电沉积法处理回收废水中金属的研究进展
文章摘要
重金属废水对人类健康和生物多样性构成威胁，废水中重金属的去除和回收至关重要。 在众多处理技术中，电沉积技术因其清洁性、通用性、稳定性高等特点，在废水中金属离子的去除和回收方面受到较多关注。 文献检索发现，近十年来电沉积回收金属的研究呈上升趋势，表明电沉积技术仍然受到广泛关注。 然而，单一电沉积工艺有很大的局限性。 为了提高电沉积过程中的金属回收率和降低能耗，需要将其与其他工艺耦合。 本文首先分析了影响电沉积回收金属的核心因素，包括电极材料、电化学反应器设计、操作参数和水质类型等，并进一步总结和总结了电沉积与其他电化学方法、膜技术之间的关系、超声波和吸附。 /萃取等过程耦合研究进展。 最后，讨论了当前电沉积金属回收面临的问题和挑战，并对电沉积金属回收技术未来的发展方向进行了展望。
工作背景
随着社会的不断发展和进步，越来越多的金属应用于工业和日常生活中。 采矿、金属电镀、电池、化肥工业和制革厂排放的废水含有汞、镉、铅、锌、铜、镍和铬等有毒重金属化学物质，其生物毒性和不可降解性威胁着公众健康和自然。 生态系统。 因此，在废水排放前对其进行有效处理至关重要。 近年来，重金属废水处理逐渐从污染修复转向资源化利用。 从废水中回收重金属不仅可以有效缓解环境污染，而且可以开发重金属绿色来源，无论从工程角度还是可持续发展角度都是有益的。
目前，通常采用化学沉淀、吸附/生物吸附、离子交换等多种技术从废水中回收金属资源。 但这些技术存在二次污染、试剂消耗大、运行成本高等缺点。 因此，随着从废水中回收金属资源的需求不断增长，需要一种更便宜、更高效、更环保的方法。
电化学是一种清洁、通用且稳定的技术。 传统的电化学去除金属离子主要依靠电絮凝技术。 电凝聚产生氢氧化物絮凝物和金属氧化物。 但该工艺仅简单去除金属以达到水处理目的，忽视了废水中金属的价值，并产生二次污染。 电沉积法是典型的电化学金属回收技术。 它可以高效、选择性地分离多种金属离子并从废水中回收。 不仅可以有效消除水污染问题，还可以回收金属资源。 它有优秀的应用。 前景。 通过电沉积从废水中回收金属的原理如图1所示。当施加电流时，阳极和阴极分别发生氧化和还原反应。 电解液中的重金属离子在阴极被还原为金属元素或与阴极表面生成的OH-形成氢氧化物，然后沉积在阴极，实现废水中金属的回收和再利用。
图1 电沉积原理示意图
以“”、“金属”为主题词检索Web of（WOS）数据库，发现2013年1月至2022年12月共发表相关文章1057篇； 在国家知识基础设施数据库中，以“电镀”和“回收”为主题词进行检索，2013年1月至2022年12月共发表相关文章438篇。相关结果如图2所示。国内外关于电镀金属回收的文章总数。 呈逐年上升趋势。 总体而言，电沉积法作为一种应用广泛、潜力巨大的技术，近年来仍然引起了国内外的高度研究兴趣。
图2 2013年1月至2022年12月国内外电沉积金属回收领域的出版物数量（英文文献：在Web of（WOS）数据库中以“”和“Metal”为搜索关键词，中文文献：Known在中国互联网数据库中以“电镀”和“回收”作为搜索词）
经过多年的发展，电化学技术在金属回收领域取得了巨大的成就。 然而，以往的综述大多概括性地总结了各种电化学技术对金属的回收，或者只关注特定金属元素如锂等单一电化学技术的回收。 他们缺乏对通过电沉积去除和回收废水中各种金属的了解。 金属离子的综合总结。 本文首先总结了电沉积法金属回收的核心影响因素； 其次，针对单一电沉积技术的局限性，对近五年来电沉积法与其他方法耦合过程中金属回收的最新进展进行了分类总结； 最后，梳理了电沉积金属回收中遇到的问题和挑战，并指出了未来相关的研究方向和机遇。
影响电沉积法金属回收率的因素
1.1 电极材料
电沉积工艺的阴极由导电材料制成，例如金属（如铜、铝和铂）、碳质材料（如石墨）、金属氧化物或不锈钢。 近年来，许多研究人员将纳米技术应用于电极的改进，以提高电沉积过程的性能。 刘等人。 使用涂有单壁碳纳米管（@SSN）的不锈钢网电极作为阴极来去除水溶液中的铅（Pb）。 当Pb2+初始浓度为20~150 mg/dm3时，处理90分钟后，Pb2+去除率达到97.2%~99.6%。 但该方法还需要进一步扩大实验室条件来验证其可行性，特别是对于实际废水的处理效果。 相比之下，微孔材料（如网状玻碳RVC）具有较高的比表面积，可以提高低浓度金属废水电沉积过程中的传质效率。 采用间歇式反应器系统处理稀释后的模拟Pb2+溶液，210分钟内可去除90%以上的Pb2+。 RVC具有更快的沉积速率，是比多孔石墨更好的阴极材料。 同时，RVC在许多电沉积金属回收研究中被用作旋转圆柱电极（RCE），可以增加RCE的活性面积并提供更高的传质速率。 在电沉积过程中，电极面积和阴极金属沉积的大小常常限制沉积效率。 栾等人。 开发了多栅极耦合阴极电化学水软化系统，解决工业循环冷却水系统的结垢问题。 结果表明，耦合阴极因其独特的多层结构而产生自协同效应，提高了电化学水软化系统的Ca2+沉积速率。 杨等人。 设计了势垒阴极结构以防止阴极上沉淀。 阴极由结晶诱导材料隔开，该材料用于将 OH- 的产生与结晶过程分开。 当电流密度为40 A/m2时，Ca2+和Mg2+的沉积率较传统阴极分别提高了12.8%和46.1%。 当需要选择性去除和回收特定金属离子时，选择合适的阴极材料非常重要。 具有高析氢过电势的阴极可以减少副反应（例如析氢反应）。
负极材料作为电化学技术的核心部件，直接影响工作效率和设备成本。 阳极需要由不溶性电极材料制成，例如不锈钢、石墨、铂或金属氧化物电极。 其中，钛基金属氧化物电极是常用的负极材料。 郭等人。 研究了四种典型钛基金属氧化物电极（钛基Ir/Ru电极、钛基Ir/Ta电极、钛基PbO2电极和钛基Ti4O7电极）在电化学除垢技术中的综合性能。 结果表明，Ti4O7电极单位面积Ca2+沉积率最高，CaCO3重量能耗最低。 当雷等人。 研究了Pt、Pt-Ir和Ru-Ir作为阳极处理含Ca2+和非正磷酸盐的废水，发现阳极氧化不可忽视，非正磷酸盐在反应过程中会转化为正磷酸盐。 然后在阴极与Ca2+反应形成磷酸钙沉淀。 其中，Ru-Ir阳极析氧过电势较高，同时形成羟基自由基（·OH），因此对非正磷酸盐氧化效果最好，168内Ca2+去除率达43%。 H。
阴极决定电沉积的工艺性能，而阳极则要求高导电性和耐用性。 然而，有时阳极的催化氧化性能在电沉积反应中也起着至关重要的作用。 随着更多优质材料的开发，正极材料和负极材料的研发应集中于寻找更便宜、丰富的电极材料。
1.2 电化学反应器设计
反应器设计是电化学技术的核心，每种设计都有自己的优点和缺点。 一个优秀的反应器应具有传质速率高、电流效率高、单位体积活性表面积大、电解槽电压低、电极电位分布均匀和维护成本低等优点。 因此，在设计高性价比的电化学反应器时，必须综合考虑进水水质和出水需求。 金等人。 利用圆柱形湍流池（图3A）成功从含30 mg/L Cu2+的1.0 mol/L HCl溶液中分离出93.6% Cu2+，电流效率为89.4%； 传统电解槽只能在20%的电流效率下运行，提取近30%的Cu2+，其中40%至50%的产物是不纯的Cu2O和CuCl2。 于等人。 开发了一种多级电沉积反应器，用于去除循环冷却水中的 Ca2+（图 3B）。 多级串联不仅显着减少反应器内的返混、短流、死区和轴向扩散，实现活塞流状态，而且大大提高了容积效率。 该反应器的沉积速率和电流效率分别高达71.1 g·m2/h和37.6%，而每公斤CaCO3的能耗仅为3.17 kW·h。 多级电沉积反应器比传统反应器实现更高的沉积速率和电流效率，同时消耗的能量显着减少。 多级电化学沉淀反应器在长期运行后仍能保持稳定的Ca2+去除效率。 设计更高效的反应器可以有效提高电沉积过程的传质效率，提高金属回收率并降低能耗。
图3(A)圆柱形湍流池中铜电沉积示意图； (B) 多级除Ca2+电沉积反应器实验装置图
1.3 水质类型
大多数电沉积研究仅限于实验环境，通过严格控制实验条件在特定的电解池中去除单一金属离子，只有少数研究使用实际的工业废水。 目前，电沉积工艺主要用于铜酞菁染料制造厂的生产废水、镀银废水和铜冶炼废水的处理。 很少有研究人员将电沉积工艺应用到其他类型的行业，例如摄影行业和电池制造行业。 产生的废水处理正在研究中。
工业废水通常含有几种不同浓度的阴离子和阳离子。 因此，在复杂的多组分废水中，由于离子之间的竞争，电极或电解槽的配置会对金属离子的回收性能产生严重影响。 例如，镍铜电镀漂洗液中不仅含有Ni2+和Cu2+，而且还含有沉淀物携带的高溶解性杂质。 为了使电沉积过程更加高效，需要在电沉积之前对废水进行过滤以去除悬浮固体。 此外，电沉积处理复杂工业废水时，金属离子的选择性非常重要。 例如，镀金会产生大量含有多种金属离子的含氰废水。 主要成分为100mg/L的Au和600mg/L的Cu，其次为Ag、Ni、Zn。 电沉积法中合适的工作电位范围和电极材料是提高贵金属选择性回收的关键。 采用电沉积法回收处理含Cu、Pb、Cd、Zn的高浓度氯化物溶液。 结果表明，采用恒电位条件可以选择性电沉积纯度高于99%的Cu、Pb、Cd和Zn。 其中Cu、Pb纯度均高于99.5%。 Cd必须在较低的过电势下沉积，以防止Zn沉积，但纯度也可以达到99%左右。 此外，其他离子组分与重金属的相互作用及其选择性也有待进一步研究。
1.4 运行参数
1.4.1 电流密度
电流密度是影响电沉积效率的关键参数。 适当的电流密度可以提高电流效率，同时提高反应速率并优化沉积状态。 然而，对于不同类型的废水，所施加的电流密度范围差异很大，这主要是由于不同废水中污染物的性质和浓度不同所致。 提高电流密度可以加快电沉积的反应速率，但大电流会导致槽电压升高，能耗增加，甚至缩短电极寿命。 降低电流密度可以解决能源成本问题，但会延长反应时间。 雷等人。 研究发现电流密度的增加增强了金属离子向阴极的扩散，促进了更多OH−的产生。 Ca2+的去除率随着电流密度的增加而增加。 当电流密度从1.9 A/m2增加到9.6 A/m2时，去除率增加。 它从41.7%增加到62.4%，并且产物结构可以从非晶态转变为晶态（图4A）。 发现当电荷密度从175 C/L增加到2237 C/L时，Ca2+去除效率从80%增加到94%。 当电流密度超过一定值时，金属回收率将保持稳定。 例如，在张等人之后。 将电流密度从20 mA/cm2增加到30 mA/cm2，Ca2+去除率仅从35%增加到38%。 原因是电流密度达到30mA/cm2后，溶液中Ca2+含量过高。 太少则无法存入； 其次，阴极上形成的沉积层阻碍了Ca2+向阴极表面的扩散。 高电流密度虽然可以提高去除率、缩短处理时间，但回收产品的纯度可能会降低，单位能耗也会增加。 因此，不宜采用过高的电流密度。 应综合考虑各种因素来确定最佳电流密度。
1.4.2 pH值
pH值是影响金属回收率的决定性因素。 在电化学反应中，pH值分为局部pH值（阴极表面的pH值）和整体pH值（整体溶液的pH值）。 在电化学系统中，相对而言，局部pH值的影响大于整体pH值，因为阴极处水分子的电解会增加局部pH值，影响阴极处的金属沉积。 研究结果证明，电沉积时电极表面附近的pH值对金属离子沉积有重要影响。 雷等人。 发现溶液和阴极表面之间的pH值存在显着差异。 在电沉积过程中，根据法拉第定律，溶液pH值在1小时内从8.2下降到7.4，而阴极表面的pH值从8.2上升到13.2（图4B）。 卢等人。 总体pH值控制在5.1。 此时，无法形成Ca-P，但Ca-P仍从阴极收集。 这说明溶液整体的pH值对阴极附近的pH值影响不大。 尽管如此，溶液的整体 pH 值仍起着重要作用。 冯亚丽等. 发现随着阴极pH值的增大，电流效率先增大后减小。 当pH值低于6.0时，析氢反应电流效率最高，仅为68.5%，电耗高达5550 kW·h/t； 随着pH值的升高，析氢反应受到抑制，当pH值为7.3时电流效率最高。 可达92%左右，电耗降低至·h/t； pH值高于7.3时，易生成Mn(OH)2，影响锰的回收纯度。 可见，电沉积过程中，由于沉积反应主要发生在阴极，因此阴极的pH值对金属回收效率、能耗和产品纯度影响很大。
图4(A)电流密度对电沉积回收产物形貌的影响； (B) 电沉积过程中溶液整体pH值和阴极表面pH值的变化
1.4.3 运行模式
电沉积工艺可以采用序批循环模式或单次连续流模式进行，主要取决于废水的特性和应用目的。 在序批循环模式下，废水连续多次流经电解槽，再循环使溶液更加均匀，可以最大限度地回收废水中的金属离子。 徐琪等. 采用双膜三室电解法，在阴极回收电解二氧化锰，在阳极回收电解二氧化锰。 阴极室和阳极室以及中间室中的电解液由蠕动泵驱动进行循环和流动（图5A）。 在最佳工作条件下，阴极电流效率达到77.53%，阳极电流效率达到84.87%。 在小规模工业废水处理中，更适合采用序批循环模式操作，既不影响处理时间，又能以合理的能耗去除或回收金属。 单连续流模式也因其水处理能力大而吸引了众多研究者的关注。 郭等人。 采用单一连续流模式处理循环冷却水中的Ca2+（图5B），发现Ca2+沉积率最高仅为25%，金属去除率较低。 然而，在反应器体积为500mL的条件下，处理速率为500mL/小时。 水量可达8L。与单一连续流模式相比，顺序间歇循环模式具有金属沉积效率高、反应过程更可控的优点，可用于废水深度处理和资源回收； 而单连续流方式的特点是水量大，运行工况不足。 灵敏，更适合废水预处理。 在正确设计的单连续流模式下，串联相同的反应器在大规模应用中将更加经济和高效。
图5(A)双膜三室电沉积金属锰和电解二氧化锰序批循环实验装置示意图(1-阳极室、2-中间室、3-阴极室、4-阳离子交换膜、5 -阴离子交换膜、6-阳极板、7-阴极板、8-直流电源、9-双膜三室电解槽、10-数字恒温水浴槽、11-阴极循环槽、12-中室液体循环罐、13-阳极液体循环罐、14-分离区、15-蠕动泵）； (B) 单连续流模式电沉积法脱Ca2+实验装置示意图
电镀耦合工艺金属回收
电沉积作为一种环保、通用且高度稳定的技术，不仅可以消除水中金属污染问题，还可以回收宝贵的金属资源，因此在金属回收中得到广泛应用。 然而，随着社会的发展，单一的电沉积方法已逐渐不能满足废水中金属离子去除和回收的需要。 例如，通过传统的电沉积方法很难直接从金属络合物中回收金属。 如果废水中的金属浓度太低，则需要采用其他技术对废水进行浓缩和预处理，使其达到适合电沉积回收的浓度并提高电流。 效率。 可见，有必要将电沉积过程与不同的电化学技术或其他类型的技术结合起来，产生协同效应，从而提高金属去除和回收效率。
2.1 电沉积与其他电化学过程的耦合
2.1.1 电镀耦合电催化氧化技术
电催化氧化技术（EO）利用电极表面产生的自由基（·OH）促进有机物氧化分解，实现污水处理。 可细分为直接氧化法和间接氧化法。 前者是在阳极表面及附近区域进行，后者则远离阳极表面。 由于实际废水中存在大量的有机化合物，且其中的金属为金属络合物而非游离金属离子，因此采用常规电沉积技术很难直接从金属络合物中回收金属。 电催化氧化和电沉积相结合可以有效回收金属配合物。 孙等人。 制备了镍掺杂 PbO2 阳极，用于去除化学镀镍废水中的 Ni-EDTA。 1% Ni掺杂促进了Ni-EDTA降解过程中的直接氧化和·OH氧化。 在电流密度5 mA/cm2、流量45 mL/min条件下，Ni-EDTA和Ni的去除效率分别为96.5%±1.2%和52.1%±1.4%，能耗为2.6 kW·h /立方米。 关等人。 采用电催化氧化-电沉积耦合工艺从镍氨络合物废水中回收镍。 在该系统中，电催化氧化在 90 分钟内分解镍铵络合物，生成 Ni2+ 和游离 NH3。 然后，Ni2+被还原为NiO并沉积在阴极上，Ni回收效率达到85%~95%。 碱性条件有利于Ni回收和脱氨，但在高pH（pH>10.0）条件下，阴极表面易生成不溶性Ni(OH)2，从而影响Ni回收纯度。 该偶联技术还可应用于其他金属配合物的加工和金属回收。
2.1.2 电沉积耦合电渗析技术
电渗析（ED）是一种典型的离子富集技术。 通常用于电化学耦合回收系统中的预处理或后处理，以进行分离或浓缩。 针对传统电解锰或二氧化锰能耗高、资源利用率低、环境污染严重等缺点，宋等人提出了一种利用单膜双室电解法在阴极电沉积金属锰，在阳极产生电解二氧化锰的新方法。 工艺。 最佳参数下，金属锰和电解二氧化锰收率分别为75.1%和23.6%，能耗为5701 kW·h/t。 金等人。 开发了一种离子膜电沉积法去除循环冷却水中的Ca2+。 与传统技术相比，离子膜电沉积除钙技术采用廉价的离子交换膜替代昂贵的电极，在提高除钙性能的同时，显着降低了设备成本。 该工艺运行稳定，沉淀率高达64~84.6 g·h/m2，是传统电沉积技术的1.2~2.8倍。 每公斤CaCO3能耗仅为8.8~12.0 kW·h。
2.2 电沉积与成膜工艺的耦合
膜技术与电沉积方法的耦合中值得关注的是膜电容去离子（MCDI）与电沉积之间的耦合。 王等人。 以活性炭纤维（ACF）为电极并控制MCDI过程中的外加电压，对该解决方案进行了深入的研究。 金属的吸附行为和金属的回收。 结果表明，Cu2+的去除涉及吸附和电沉积。 在较高电压下，Cu2+被还原，由Cu/Cu2O组成的还原产物会减少有效表面积，导致电极性能严重下降，从而抑制Cu2+的吸附。 在0.8 V电压下，Cu2+回收率可达42.8%，同时实现海水淡化和Cu2+回收。
另一种经常与电沉积结合进行资源回收的技术是以超滤（UF）、反渗透（RO）和正渗透（FO）为代表的膜过滤技术。 在从水溶液中分离金属方面，超滤具有良好的应用前景。 电沉积技术是减少膜污染和诱导金属沉淀的理想预处理工艺。 因此，王等人。 提出了从纳滤浓缩到电沉积和超滤的耦合过程。 从液体中回收金属。 该耦合过程通过产生CaCO3和Mg(OH)2以电化学方式诱导Ca2+和Mg2+沉淀，然后通过超滤膜过滤和分离金属沉淀物。 CaCO3和Mg(OH)2的最高纯度分别为92%和64%。 由于阳极室有机物浓度显着降低，膜污染大大减少。 将聚合物增强超滤技术（PEUF）与电沉积相结合，利用水溶性聚合物通过超滤膜浓缩回收Cu2+。 在pH=5.5时，99.5%的Cu2+被浓缩，电沉积效率可达99%，处理后溶液中Cu2+浓度小于1mg/L。 这一耦合过程可回收铜并再生聚合物，可用于后续的 PEUF。
2.3 电沉积与吸附/萃取耦合
竞争离子干扰是电沉积回收金属时需要克服的技术瓶颈之一。 将电沉积与选择性吸附或萃取技术相结合，可以有效去除干扰竞争离子，实现特定金属资源的回收。
离子液体作为一种具有高电子迁移率的环保溶剂，正逐渐应用于金属离子萃取领域，以消除传统萃取过程中化学物质带来的潜在污染和损失。 离子液体萃取与电沉积耦合从混合废水中回收金属离子的工艺已较为成熟。 报道回收的金属包括锶(Sr)、铯(Cs)、钯(Pd)、铀(U)、钕(Nd)、铟(In)和铂(Pt)等。Chen等人。 Wang等选择了一种对Pt4+具有高亲和力的新型混合离子液体，用其从含有Rh3+、Fe3+、Ni2+、Cu2+和Zn2+的HCl溶液中选择性萃取Pt4+，然后电沉积含Pt4+的有机相并混合。 离子液体可以在电沉积过程中同时再生并重新用于Pt4+萃取，而不会显着降低萃取效率。 在电沉积过程中，97%以上的Pt4+被还原成简单的Pt。 在三个提取 - 电沉积周期后，PT4+恢复速率保持在95％以上。
吸附在提高电沉积效率方面起着重要作用。 通过吸附 - 电沉积耦合方法，恢复Ni时的电流效率高达95.6％，并且CU也可以从纯度高（96.38％）和低能消耗（0.6 kW·H/kg Cu）的废水中回收。 固定床的树脂吸附可能无法实现上述选择性提取，但是从成本和试点尺度的角度来看，含有金属（例如Ni和Cu）的溶液可以有效地从电镀废水中浓缩并与电沉积结合使用。
2.4电沉积和超声耦合
电荷转移和传质扩散是电沉积的两个主要过程。 降低扩散转移电阻是决定电沉积反应速度的主要因素，这在低浓度金属离子废水中尤为重要。 超声波会在溶液中产生空气泡，在溶液塌陷时可能会导致一系列物理和化学变化，降解污染物并有效增强传质过程。 考虑到与引入超声相关的额外能源成本，将超声和电沉积结合起来以恢复宝贵的资源是一种很好的补充方法。
超声波可以通过空化来破坏电极上的屏障层，以提高金属去除和电沉积效率。 将超声场引入电解细胞中，以研究其对水溶液中铜沉积的影响。 结果表明，超声波（35 kHz）可以有效提高金属回收率（55.1％〜94.6％）。 在稀释溶液（100 mg/L）中，超声的协同作用更为明显，因为金属离子可以通过超声增强的扩散加速到阴极表面的扩散，然后去除并进行回收。 在高浓度溶液中，电极表面上已经有许多金属离子。 更多离子的积累将增加碰撞的可能性并降低沉积速率。 超声波电场还可以增强离子转移，从而减少能源消耗。 另外，不同的声音频率恢复了不同的金属。 董等人。 与电沉积的巨型频率（500 kHz或1 MHz）结合，以提高水溶液中具有不同氧化还原电位的金属离子（PD，PB和胆汁（GA））的恢复速率。 结果表明，恢复金属的比例取决于金属离子的类型和所使用的声波的频率。 其中，PD以金属的形式回收，而PB和GA在回收过程中或回收后被氧化。 由于PB和GA本身很容易被氧化，因此高频超声波引起的强振动会导致沉积物从电极上掉落。 因此，需要进一步研究氧化物产生的原因和矿床稳定性的改善。
2.5将电沉积与其他过程耦合
水处理技术的多样性为金属恢复和电沉积过程提供了进一步的可能性。 除了上述耦合过程外，其他过程还可以与电沉积耦合，以实现有效的金属去除和恢复。 电沉积法在处理工业循环冷却水系统中的CA2+尺度问题方面相对效率相对效率低下。 这是因为在电沉积过程中产生的Ca2+沉积物不能有效地沉积在阴极上，然后流出电化学反应器。 为了解决这个问题，Guo等人。 提议通过过滤和拦截沉积物来耦合电沉积后诱导的结晶系统，以改善总体Ca2+去除性能。 当Ca2+浓度为300 mg/L时，蠕动泵速度为10 r/min，电流密度为6 mA/cm2，并且诱导的结晶填充剂是人造沸石，当系统运行很长时间时，CA2+去除效率为15.0％〜33.4％，远远不如单个电沉积系统的处理效率（9.46％〜18.07％）。 在此基础上，进一步研究使用电沉积法与诱导的结晶系统以去除和恢复其他金属具有一定的意义。
使用电沉积回收金属时的潜在瓶颈是，某些金属只能直接在特定的价状态下进行电沉积。 例如，只能在阴极上直接将SB3+直接电沉积，而SB5+不能将SB5+从电化学上降低至金属SB。 为了实现SB5+的恢复，Zhao等。 提出了使用紫外线（UV）/亚硫酸盐辅助电沉积方法的使用，该方法首先通过生成的水合电子将SB5+降低至SB3+，然后电化学将产生的SB3+降低到阴极处的金属SB。 在最佳条件下，SB5+恢复率可以在6小时内达到95％以上。
目前报道的电沉积金属回收耦合技术都在提高过程复杂性的基础上提高了金属回收率和当前效率，并且很少产生新的资源或能源。 王等人。 提出了一种自主光电化学渗透系统（PECO），该系统可以从模拟的金属加载的废水中回收多种金属，同时在阳光下发电。 实验表明，阳光照射的Pecos可以以51 g/h/m2膜面积的速度从模拟的含铜的废水中回收铜，同时以228 mW/m2的最大功率密度产生电力。 另外，由于光电化学反应产生的渗透压差，Pecos通过以前渗透（FO）的流量为0.84 L/m2/h，通过FO膜上提取淡水来减少废水量。 这项技术利用电化学渗透系统中的阳光来从废水中回收各种资源。
结论与展望
与其他传统技术相比，由于电化学方法的选择性和高效率，电沉积金属回收具有明显的技术优势。 阴极影响电沉积性能，阳极氧化能力在金属化合物的沉积和恢复中起决定性作用，并且不同的水质条件对金属恢复效应产生了更大的影响。 作为电沉积方法的核心，优化反应堆设计可以有效提高电沉积过程的传质效率和金属回收率。 适当的电流密度和pH值可以提高金属恢复效率并降低能耗。 不同的操作模式也具有相应的工作条件。 在电沉积过程中，为了打破单个电沉积过程的局限性，必须与其他过程结合。 表1显示了通过电沉积耦合过程进行金属回收的摘要。 本文总结并分析了通过电沉积回收金属回收金属所面临的当前问题和挑战，并提出了未来的研究方向以进行进一步的研究参考。 （1）电极和反应堆是技术的核心。 目前，具有更好沉积效应和具有更好传播效应的反应堆的特殊阴极的开发是目前的重要研究主题。 还需要将电沉积与其他技术耦合，以实现更好的回收性能和产品。 （2）目前，关于高增值金属元件的恢复，例如稀土元件，贵金属和通过电沉积的放射性元素的恢复。 此外，上述金属元素的去除和恢复主要基于吸附方法，应考虑到电沉积方法的应用以实现更有价值的金属恢复。 （3）使用在实验室中准备的水样进行了大量研究报告，并且与实际水质有一定的偏差。 为了更接近实际情况，应尽可能多地使用实际废水，或者在准备水样品时，应尽可能恢复实际废水中的各种离子和状态，以减少实验和实际应用之间的偏差。 （4）实验室水处理的当前规模太小。 如何在控制最佳参数的同时扩展反应堆量表值得进一步探索。 因此，应在实验室中使用实际废水来验证其有效性，然后应与企业合作进行示范，以提供实际废水处理的基础和参考。 （5）在实际应用中，该过程的操作稳定性非常重要。 许多研究只能在短时间内证明其高效率，同时忽略了长期的操作绩效和可能的条件。 因此，研究人员应更加关注该过程的长期操作稳定性，并提出相关措施来处理长期操作期间可能出现的问题。 （6）进行电沉积方法的经济会计，并根据建筑成本，运营成本，维护成本，人工成本和再生产品价值的各个方面进行评估，以促进有效使用再生产品，量化回收系统，使其更有效。 满足市场需求。
表1金属通过电沉积耦合过程恢复
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本文引用如下：
Zhou Jie，Li ，Tian Minge等。 通过电沉积在废水中处理和恢复金属的研究进展[J]。 分析化学的审查和进度（Fenxi），2023，51（10）：1-12。
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