发布于 2017年10月26日
浅析含铜废水如何处理的方法
铜是工业废水中非常常见的重金属,若不经适当的处理直接排入环境中,会严重威胁水生态系统健康,并通过食物链危害人体健康。目前处理含铜废水的方法主要有化学絮凝、离子交换、吸附法以及电絮凝等。电絮凝作为一种高效的水处理技术,具有:操作简单、产泥量小、避免使用化学药品、易实现自动化和设备化控制等优点 。但随着污染形势不断加剧和水质标准中重金属的限值日趋严格,电絮凝技术往往需要组合其他技术才能满足水质排放标准。膜过滤技术对悬浮颗粒、有机化合物、无机污染物如重金属有很好的处理效果,但膜污染制约了它的推广应用,电絮凝作为膜分离的预处理单元可以有效的减缓膜污染。所以,将电絮凝与膜分离技术进行组合,不但能够缩短水处理工艺流程,提高污染物的分离效率,而且能够有效减缓膜污染,提高膜通量,具有良好的协同效应。
极板与膜材料: 实验中阳极、阴极均采用铁板,极板尺寸为115 mm × 65 mm × 2 mm ( 有效面积68 cm2 )。中空纤维式超滤膜组件由天津膜天膜集团公司提供。超滤膜材质为聚偏氟乙烯(PVDF),膜孔径0. 03 μm。
模拟实验废水:向去离子水中加入CuSO4 · 5H2 O,使Cu2 + 初始浓度保持在C(Cu2 + ) = 40 mg·L - 1 。
溶液pH 用1 mol·L - 1 的NaOH 和HCl 进行调节。向溶液中加入0. 5 mmol·L - 1 的NaHCO3 作为缓冲物质,并用无水Na2 SO4 调节至电导率为2 mS·cm - 1 。实验所用药品均为分析纯。对比研究了EC-UF 和EC 的除铜效果,结果如 所示。从(a)中可以看出,EC-UF 除铜的效率在过滤5 min 后便可达到85% 左右,随着电解的进行,在20 min 后铜的去除率可达到99. 6% ,且出水水质稳定,滤液余铁浓度低于10 mg·L - 1 ,可以达到污水排入城市下水道水质标准。EC 对铜的去除率在30 min 时才能达到92. 9% ,而且从(a)中可以看出EC 工艺出水的铁浓度到达26 mg·L - 1 ,已超出污水排入城市下水道水质标准。超滤膜有效提升了电絮凝除铜的效能,EC-UF 工艺在铜的去除率和出水质量方面上都明显优于EC 工艺。
分别选取电流密度为10、30、50 和75 A·m - 2 ,考察电流密度对除铜的影响,结果如 所示。从(a)中可以看出电流密度越大,铜的去除速率也越快。这可以解释为根据Faraday 定律,电流密度越大,阳极电解出铁离子就越多,相当于单位时间内加大了絮凝剂的投加量。由(b)可知,膜分离池溶液的pH随着电流密度的增加增长幅度越大,表明电流密度增大使得阴极也产生了更多的氢氧根。所以,电流密度的增大,一是促进氢氧化铁和其他羟基铁络合物的生成,从而发挥吸附架桥和网捕巻扫作用对铜进行去除[11] ;二是铜离子与氢氧根结合生成氢氧化铜,到达去除铜的目的。由(c)可知,电絮凝作为膜过滤的预处理,可以很好的减缓膜污染。膜通量的衰减随着电流密度的增大而减小,在30 min 的反应时间内,当电流密度大于30 A·m - 2 时,膜的通量几乎没有衰减。这是因为反应器内阳极电解出的铁离子随电流密度的增大而增多,而且EC-UF 工艺是串联形式的连续流,为絮体的增长提供了一定的时间,这就使得在膜过滤反应器内的絮体粒径比较大,在膜表面形成比较疏松的滤饼层,从而减缓膜污染。虽然电流密度越大铜的处理率越高,膜通量的衰减率越低,但是考虑到能耗问题最佳电流密度选择J = 50 A·m - 2 。
分别选取初始pH 为2、4、6 和8,考察初始pH 对除铜的影响,结果如。由(a)可知随着初始pH 的增大,铜的去除率也在增加。因为在酸性条件下,二价铁氧化成三价铁的这一过程将被减弱,而且在pH 较低的情况下羟基铁络合物很难生成,溶解态铁盐难以有效发挥作用,所以铜的去除率减弱。在碱性条件下,二价铁更易氧化成三价铁生成氢氧化铁以及更复杂的聚合物,而且铜离子也很容易与氢氧根结合生成氢氧化铜,所以可以达到很好的去除效果。从(b)可知在初始pH = 2 的条件下,由于原水中存在大量的氢离子,所以随着反应时间膜分离池溶液的pH 变化幅度比较小。酸性条件下羟基铁络合物和氢氧化铜很难生成,因此Cu2 + 在铁板上发生了氧化还原反应生成了一层红铜色物质,铜的去除完全靠电沉积作用所以去除率不是很高。由(c)可知,膜通量在初始pH 为2、4、6 和8 的条件下几乎不衰减。在初始pH = 2 条件下,由于没有大量的絮体生成,而超滤膜对离子形态的粒子没有截留作用,所以膜通量没有衰减。而在初始pH 为4、6 和8 的条件下,由于絮体的粒径比较大,在膜上面形成比较疏松的滤饼层,从而减缓膜污染。
1)EC-UF 是去除废水中铜离子的有效技术,其除铜效率较EC 高15% 左右,同时膜污染被有效缓解。
2)增加电流密度和溶液初始pH 能够提高铜离子的去除率,适当的增加溶液初始电导率不但不影响实验结果,而且还有效地减少了电能的消耗。
3)在工艺条件为:J = 50 A·m - 2 、初始pH = 4 ~ 8、初始C (Cu2 + ) ≤40 mg·L - 1 、初始σ = 2 mS·cm - 1 、电解20 min,剩余铜离子浓度为0. 14 mg·L - 1 ,去除率达到99. 6% ,达到污水排入城市下水道水质标准,而且膜通量在20 min 内仍然维持在最初的水平,几乎没有下降。对于为您介绍的这些与信息，你是不是也心动了呢。希望您继续关注我们的官方网站，建先将竭诚为您提供有价值的信息资讯。