铜络合物的氧化破络合及电还原回收铜研究

概括：

电镀工业废水中常见铜配合物，传统工艺对重金属配合物的去除能力有限，电镀废水中常见的络合剂有EDTA和CN-。本文选取Cu-EDTA和Cu(CN)32-作为目标污染物，详细研究了外加过氧化氢、氯化钠和过硫酸盐对光电催化氧化分解配合物及同时回收铜的增强作用及强化工艺机理，同时也探究了实际含铜配合物废水的处理效果。本文主要研究内容与结果如下：（1）首先，详细研究了外加过氧化氢对光电催化氧化分解Cu-EDTA配合物及铜回收（H2O2-PEC）的增强作用。结果表明，与光电催化体系（PEC）相比，加入过氧化氢可以实现体系分解过程和铜回收过程的强化：在光电催化体系中，加入过氧化氢可以强化……本文选取Cu-EDTA和Cu(CN)32-为目标污染物，详细研究了加入过氧化氢、氯化钠和过硫酸盐对光电催化氧化分解及同时进行铜回收的强化作用及强化过程机理，同时也对实际铜复杂废水的处理效果进行了探讨。本文的主要研究内容与结果如下：（1）首先，详细研究了加入过氧化氢对光电催化氧化分解Cu-EDTA及铜回收（H2O2-PEC）的强化作用。结果表明,与光电催化体系(PEC)相比,过氧化氢的加入可以实现体系分解过程和铜回收过程的强化:在光电催化体系中加入过氧化氢后,分解过程的一级动力学拟合常数由0.

铜回收过程动力学常数由0.0607 min-1（R2=0.976）提高到0.0749 min-1（R2=0.986），高电流密度、高过氧化氢浓度、初始pH值2.5～3.5均有利于H2O2-PEC体系的催化作用。氯离子的加入也能实现对光电催化过程（EC-PEC）的强化：在光电催化体系中加入过氧化氢后，络合物断裂过程一级动力学拟合常数由0.0272 min-1（R2=0.987）提高到0.0632 min-1（R2=0.987）；铜回收过程动力学常数由0.0249 min-1（R2=0.954）提高到0.0565 min-1（R2=0.993）。高氯离子浓度、低初始pH值、电流密度为1.0 mA/cm2均有利于EC-PEC分解氧化与铜回收。通过对比相同条件下PEC、H2O2-PEC和EC-PEC三个体系发现，EC-PEC体系对光电催化分解与铜回收过程的强化作用最明显，但H2O2-PEC过程出水中有机物的矿化度较高。（2）过硫酸盐的加入对光电催化分解过程和铜回收过程有明显的强化作用。在PEC/S2O82-体系中，当电流密度为0.

在2 mA/cm2下，铜配合物的去除率由47.5%提高到98.4%，相应的铜的回收率由47.4%提高到98.3%。大的电流密度有利于强化过程的进行；过高或过低的过硫酸盐用量均不利于强化效果的发挥，在本体系中5 mM过硫酸盐用量强化效果最好。过硫酸盐有明显的酸化作用，初始pH值影响不大。实验表明，在本体系中过硫酸盐不仅能被紫外光活化，而且能被阴极活化，产生硫酸盐自由基。在反应初期，体系中的过硫酸盐能被紫外光和阴极迅速活化，从而实现Cu-EDTA配合物的快速分解；同时，由于过硫酸盐的酸化作用，体系会很快降为酸性，有利于Cu-EDTA及其中间体的进一步降解和后续铜的回收。 (3)最后针对实际含铜电镀废水，分别采用直接电沉积法和化学沉淀法对不同形式的铜废水进行处理和比较。以浓度800～900 mg/L的含铜废水为原水，60 min后酸性铜废水、焦铜废水、碱性铜废水及着色废水的电化学铜回收率分别为85.15%、59.29%、32.32%和10.43%。结果表明，铜回收由难到易的顺序为酸性铜废水>焦铜废水>碱性铜废水>着色废水。高电流密度、低pH值有利于铜的回收。投加次氯酸钠可实现碱性铜废水和着色废水中铜氰化物络合物的氧化分解和铜的同时沉淀回收。

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