电絮凝法在含铬电镀废水处理中的应用
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北极星水处理网：【摘要】以电凝聚法在含铬电镀废水处理中的应用为研究对象，首先简单阐述了含铬废水的产生及危害，然后通过实验具体分析了电凝聚法在含铬电镀废水处理中的应用，并在其应用中以活性炭纤维吸附为辅助，以达到更好的铬离子去除效果。目前，我国皮革、印染、电镀等行业发展迅速，促进了我国整体工业流程的发展，也带来了重金属含铬废水严重的环境污染。因此有必要对电凝聚法在含铬电镀废水处理中的应用进行研究分析，对我国含铬废水的净化处理具有重要的意义。
1 含铬废水的产生及危害
含铬废水的来源很多，如机械工业、电镀工业、航空工业等，另外，皮革制造工业中毛皮的染色和铬鞣、冶金工业中相应的选矿以及某些特殊用途的钢材生产等也会产生大量的含铬废水。其中，铬在水中的存在形式主要有两种，一种是以络合物形式存在的Cr，另一种是以游离态（Cr（Ⅲ）和Cr（Ⅵ））存在的Cr。无毒的Cr有零价铬和二价铬。Cr（Ⅲ）的毒性不高，而Cr（Ⅵ）的毒性较大，约为Cr（Ⅲ）的一百倍，对人体会造成很大的危害，有很强的致癌作用。因此，必须对含铬废水进行处理，消除其对人体的不良影响。
2 实验
2.1 实验仪器及试剂的选择
主要实验仪器有：722可见分光光度计、DF-101S集热恒温加热磁力搅拌器、PHS-2F酸度计。本次实验所用仪器及材料有：铝尺、去离子水、氯化钠、电镀废水、氢氧化钠。铝尺规格为：45 mm×55 mm×3 mm。
2.2 实验方法
首先取一定量的含有重金属离子（含Cu2+、Cr(VI)、Ni2+）的电镀废水放入普通烧杯中，即电解池。将铝片作为正负极放入烧杯中，铝片作为电极放入电解池后应保证平行、垂直。为有效提高电导率，可在废水中加入1g氯化钠，用NaOH调节样品的pH值。然后完成接线，接通电源。为避免电解液发生浓差极化，可调整电压、电流，用磁力搅拌器搅拌电解液。然后开始计时，定时定量取电镀废水样品进行相应分析。每次取的电镀废水样品不得超过2mL。 用紫外分光光度计检测Cu2+、Cr(VI)、Ni2+的质量浓度，计算Cu2+、Cr(VI)、Ni2+的去除率。检测标准必须严格按照GB/T7466-1987、GB/T7473-1987标准执行。废水水质pH值在2～6之间，Cr(VI)浓度为9.5～13mg/L，Ni2+浓度为400～600mg/L，Cu2+浓度为350～450mg/L。
将2.0 g活性炭纤维置于自制的容器中，容器尺寸为250 mm×130 mm×150 mm，容器有效容积为4 L，厚度为5 mm。
在正常室温条件下，电镀废水以3 mL/min的流速由下向上缓慢流过活性炭纤维，当纤维完全渗透时，表明活性炭纤维已被充分吸附，达到饱和状态。最后测试活性炭纤维对电镀废水中Cu2+、Cr(VI)和Ni2+的去除率。
3 实验结果与讨论
3.1 电流密度对金属离子去除率影响分析
采用电凝聚法处理含铬废水，pH值为8.0，呈弱碱性，处理时间控制在30min，当电极板间距为2cm时，不同电流密度对Cu2+、Cr(VI)、Ni2+去除率的影响如图1所示：
从图1中可以看出，随着电流密度的逐渐增大，kJ在1~5A/d㎡之间时，Cu2+、Cr(VI)和Ni2+的去除率也都在增大，在5 A/dm2时Ni2+和Cu2+的去除率达到最大。当电流密度继续增大时，Cu2+、Cr(VI)和Ni2+的去除率开始下降（Cr(VI)的去除率在5.6左右开始下降）。其主要原因是当电流密度增大时，对氧电极的氧化还原反应影响很大，起初会加快电化学反应速率，但也会加速电极的钝化。当kJ超过5 A/d㎡时，电极钝化已经很严重了，阳极处电化学反应生成的氧化铝复合物会覆盖在阳极表面，阴极区域pH值会因电化学反应而逐渐升高，废水中的Ca2+也会逐渐增多。 Mg2+会与OH-发生反应生成氢氧化钙、氢氧化镁等不溶性物质覆盖在阴极表面，也是造成电极钝化的主要原因，从而有效降低电解反应速率，对絮凝剂的生成造成严重影响，使絮凝效果明显降低。另外随着电流密度的增加，阴极处产生的氢气也增多，因此产生的气泡更多、更大，浮选效果也增强，这样产生的气泡对絮凝体的碰撞就越来越激烈，当一些大的气泡破裂时，产生的力量也会对絮凝体造成一定的切割作用。在以上因素的综合影响下，絮凝效果大大降低。基于此，电流密度最好控制在5A/dm2。
3.2 处理时间对金属离子去除率影响分析
实验条件为：电流密度为5A/d㎡，电凝聚设备极板间距为2cm，pH值为8.0，呈弱碱性。电凝聚处理时间设定为10min～60min，检测时间间隔为每10min检测一次，检测时间间隔通过水流量法精确控制。不同处理时间对Cu2+、Cr(VI)、Ni2+去除率的影响如图2所示：
从图2中可以看出，当电流密度为最佳（5 A/d㎡），处理时间为10~25 min之间时，Cu2+、Cr(VI)、Ni2+的去除率变化非常明显，迅速上升并在30 min时达到峰值。然而当处理时间超过30 min后，三种离子的去除率逐渐降低，且随着处理时间的增加，三种离子的去除率均降低。
具体分析了电化学反应在含铬电镀废水处理中的应用，并在其应用中以活性炭纤维吸附法作为辅助，从而达到较好的铬离子去除效果。三种离子的去除率逐渐趋于稳定状态，没有出现明显的波动。其主要原因是在电絮凝法的处理下，其去除效果逐渐饱和，达到临界状态，因此随着后续处理时间的不断增加，已经不能对去除率产生明显的影响。另外，通过上述的描述，我们知道随着时间的推移，电化学反应会导致正负极开始钝化，也就是在正负极发生副反应，生成的不溶性物质覆盖在铝电极表面最终形成保护膜，对铝电极的溶解和自由基的生成量产生严重影响，降低絮凝剂对铝离子的生成量。 同时整体的氧化效果减弱。因此，此时延长反应时间对于各实例的去除几乎没有实际意义，只会造成不必要的电力消耗，增加整体电絮凝处理工艺的运行成本。基于此，采用电絮凝法处理含铬电镀水时，处理时间最好控制在30 min。
综上所述，将电絮凝法与活性炭纤维吸附法有机结合在含铬电镀废水处理中，即使对于较为复杂的含铬废水，依然能够取得良好的处理效果。根据最终的时间结果可以看出，当处理时间为30 min，电流密度维持在5 A/dm2时，可以取得最佳处理效果，此时金属离子的去除率最高。采用电絮凝与活性炭纤维吸附相结合的方法，金属离子的去除率可达99%以上，符合电镀废水排放标准。