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含氰电镀废水应用电化学氧化法处理的分析

时间:2019-12-10 15:21:09 来源: 丹江口市第一中学 作者: 赵有强 阅读:69

北极星水处理网讯:摘要:本文从电化学氧化法的基本原理出发,结合相应的实验,对电化学氧化法在含氰电镀废水处理中的应用情况进行了分析和讨论。

关键词:含氰电镀废水;电化学氧化法;处理策略

1 电化学氧化法概述

电化学氧化法的基本原理,是在电解槽内设置有机物溶液或者悬浮液,接通直流电后,可以在阳极上夺取电子,将有机物氧化或者向将低价金属氧化成高价金属离子,然后再将有机物氧化 ( 见图 1)。依照电解方式的不同,借以将电化学氧化法分为直接电解氧化和间接电解法,其在富营养化水体处理中有着较为广泛的应用,相比较传统工艺,电化学氧化法不需要直接投加化学物质,也不需要使用微生物,不仅操作简单,控制容易,而且反应速度更快,优点相当明显。

2 电化学氧化法在含氰电镀废水处理中的应用

2.1 实验与分析

2.1.1 基本原理

电化学氧化法对含氰电镀废水的处理,主要是在电解过程中,向废水中加入相应的氯化钠作为辅助剂,在电解时产生氧化剂氯气及次氯酸根,能够对氰离子质量浓度不超过 500mg/L 的电镀废水进行处理。相比较而言,直接电化学氧化法则能够对氰离子质量浓度超过 1000mg/L 的电镀废水进行处理。在阳极氧化作用下,氰离子能够被转化为氰酸根离子,依照不同的 pH 值,还可以进一步氧化为不同的产物,如二氧化碳与氮气、铵根离子与草酸盐、铵根离子与碳酸盐等。

2.1.2 废水样本

从某电镀厂废水池提取相应的废水样本,水质情况为:

2.1.3 实验方法

选择了间歇电化学氧化法,将电流密度控制在 50mA/c㎡,需要处理的废水体积为 200mL,将废水温度控制在 25℃左右。将 Ti/PbO2-F、Ti/RuO2-TiO2-SnO2 电极作为阳极,阳极规格为 3cm×3cm。将 Fe、Ti、石墨电极作为阴极,规格与阳极相同。将电极间距调整到 0.5cm,然后进行鼓气搅拌工作。在实验中,可以通过对阳极和阴极材料、pH 值、氯离子质量浓度等,对电镀废水中氰离子及 COD 的去除效果进行分析和研究。

2.2 结果与讨论

2.2.1 阳极材料对于废水处理效果影响

将 Ti/RuO2-TiO2-SnO2 电极作为阳极,进行 3h 的电解处理,测定处理后的废水,氰离子质量浓度为 14.76mg/L,COD 质量浓度为 159mg/L; 将 Ti/PbO2-F 电极作为阳极,同样电解 3h,氰离子质量浓度为 39.73mg/L,COD 质量浓度为 172mg/L。对比两种结果,Ti/RuO2-TiO2-SnO2 电极较Ti/PbO2-F 电极的处理效果更好,分析原因,主要是 Ti/PbO2-F 电极本身属于非活性电极,活性电位较高,Ti/RuO2-TiO2-SnO2 电极则属于活性电极,在析氯、析氧过程中有着较为广泛的应用。不仅如此,Ti/RuO2-TiO2-SnO2 电极在降解的过程中,槽电压更低,因此选择其作为阳极。

2.2.2 阴极材料对废水处理效果的影响

利用 Fe 或者 Ti 作为阴极,进行 3h 电解处理,测定处理后的废水,氰离子质量浓度为 27.48mg/L 和 16.95mg/L,COD 质量浓度为 170mg/L和 176mg/L;利用 Pb 或者石墨作为阴极,电解 3h 后,氰离子质量浓度为 28.6mg/L 和 29.1mg/L,COD 质量浓度为 181mg/L 和 197mg/L。对比四种阴极材料,发现除 Pb 外,其他三种材料的槽压并没有很大区别,Fe 阴极的槽压最低,表明其降解效果最好,石墨阴极的效果最差。在相关研究中,Meier K 利用 IrO2-Pt/Ti 电极作为阳极,将 Fe、Cu、Ti 等作为阴极,分析其对于硝酸盐还原效果的影响,结果表明,按照去除率从低到高的顺序,以此为 Ti、Cu 和 Fe,金属电极的导电能力能够直接决定被处理对象在电极上得到电子的能力,阴极材料的活跃性越强,电解过程中达到阴极的电子越容易释放,能够生成原子态的氢,还原性较强,因此,这里选择 Fe 作为阴极材料。

2.2.3 pH 值对废水处理效果的影响

不同 pH 值对废水处理效果有着不同的影响,当 pH 值为 8 时,电解 3h,氰离子质量浓度为 22.86mg/L;当 pH 值为 10 时,电解 3h,氰离子质量浓度为 14.76mg/L; 当 pH 值 为 12 时, 电解3h,氰离子质量浓度为27.40mg/L。对比三种不同的结果,可以看出,当pH值 为10时,能够获得最佳降解效果,无论是氰离子还是COD,都能够达到最高去除率,能耗也较低。因此,在利用电化学氧化法对含氰废水进行处理时,应该尽量选择碱性环境,如果pH值偏低,则会影响氯对于氰离子的氧化作用,加上阳极表面存在的OH-放电,阳极去pH值会伴随着降解过程的深入逐渐下降。当pH值降低到酸性(7以下)时,废水处理过程中将会释放剧毒氢氰酸气体,对周边环境造成污染。不过,过高的p H值会对电极产生腐蚀,同样会影响降解的效果,在这种情况下,可以将pH值控制为10。

2.2.4 氯离子对废水处理效果的影响

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