电解法常用于电镀行业形成的重金属废水以回收利用重金属,降低资源浪费。主要是阐述了含重金属电镀废水处理的主要来源和分类,从电解法的角度分析了不一样重金属电镀废水处理的研究成果,并指出了电解法解决重金属电镀废水处理存在的种种问题及实际应用情况,未来展望了电解法在解决重金属废水解决方面的未来发展方向。

电镀行业排出的生产废水是导致环境污染的关键工业生产污染源之一,在2000年国内就成立了上万家电镀厂点,年电镀废水处理的排出量就已实现40亿m3以上,假如不经过解决或解决效果不好,将导致资源浪费,并严重影响环境。电镀废水处理主要包含强酸强碱工业废水、一部分有机废水和重金属废水,在其中重金属废水又是电镀废水处理综合治理的关键。

现阶段,常规性的重金属污水处理方法有有机化学沉淀法、吸附法、生物法等,其主要是工作原理是将重金属转换成沉积或其它形式,这易对环境导致再次污染。如一部分工程项目采用Fenton试剂解决电镀废水处理,解决效果较好,但成本偏高。

近些年,电解法作为重金属废水处理技术之一备受关注,其具有电解法、絮凝、气浮、氧化还原反应和微电解等作用,这些作用在废水处理中常常同时进行。电解反应工作原理主要包含电凝聚、电氧化还原反应、电气浮。

在其中,电氧化和电气浮分别用于解决有机废水和含固态小颗粒、油污工业废水;电还原是通过得电子还原高价态金属离子为低价态金属离子或金属沉积,故该作用在重金属废水解决领域中广泛应用;而电絮凝工作原理是可溶性的铁、铝等阳极,在通直流电的情况下会失去电子形成金属阳离子Fe2+和A13+,与溶液中的OH-生成金属氢氧化物胶体絮凝剂,不仅可以有效去除电镀废水处理中的重金属离子,同时还可以使工业废水中的含盐量降低。

1含重金属电镀废水处理的主要来源和分类

含重金属电镀废水处理主要是形成于电镀处理过程中多余的或不规范操作导致废液以及清洗镀件或设备形成的废液,水质成分复杂,不易控制,在其中除含有铬、镍、铜、锌等重金属离子外,还有氰化物、有机物等污染物的存在。根据现阶段电镀行业的发展,含重金属电镀废水处理按所含主要是重金属物质进行如下分类。

(1)含铬废水：铬系工业废水主要是含有铬(Ⅵ)、少量其它重金属离子;

(2)含镍废水：主要污染物为镍离子、悬浮物等物质;

(3)含铜工业废水：主要是含有铜离子或络合铜离子;

(4)重金属混合工业废水：主要是含有铬及其他重金属离子、氰及悬浮物。

电化学法处理含铬电镀废水
电镀废水中存在大量铬,且主要以高价态存在,如Cr2O72-和CrO42-。许多研究[4-6]采用铁-碳微电解或铁屑内电解处理含铬电镀废水,在pH值和停留时间最佳时,Cr6+去除率高达99%以上,出水能达标排放。刘峥等采用钛-铁双阳极电絮凝技术去除电镀废水中铬(Ⅵ),铬(Ⅵ)的去除率可达96.57%。
当使用电化学与生物法组合处理时,Cr6+的去除率更好,还能同时去除废水中的有机污染物。如采用微电解/电解-生物法组合工艺处理时,微电解/电解法相当于废水的预处理,铬(Ⅵ)的去除率可达90%以上,随后进入后续生化工艺处理后,Cr6+的去除率高达99.9%,去除效果明显。
单一的电化学法对含铬电镀废水处理效果明显,而与生物法联用后处理效果更佳,并可有效降低运行成本,具有进一步的推广价值。
2.2电化学法处理含镍电镀废水
在电镀工业上,电镀镍因其具有抗蚀性、耐磨性、可焊性等特点已广泛被使用,故其工业量仅次于表面镀锌排列第二。
含镍电镀废水如不处理直接排放,不仅对环境造成严重污染,并危害人体健康,而且还会造成资源浪费。目前,含镍电镀废水的处理方法和大部分工业废水处理方法一样,大致分为物化法、化学法、生物法或各方法的组合工艺。杨剑[11]通过实验探讨了微电解法处理高浓度含镍电镀废水的效果,镍的去除率可达64.09%,有利于后续处理。
通过处理后出水中镍离子浓度降至0.365mg/L,出水低于0.5mg/L的国家标准。故将传统絮凝工艺与电化学法联用处理含镍电镀废水,可使废水直接达标的同时,还降低运行成本。
2.3电化学法处理含铜电镀废水
在电镀行业中,镀铜常作为镀铬和镀镍等其他重金属表层的底层致使含铜电镀废水非常普遍。
而采用电化学法处理含铜电镀废水时还可以直接回收铜,利用污水处理电源配套电解槽电极处理低浓度硫酸铜废水,并采用电解法研究Cu2+离子在不锈钢电极上的还原特性,循环伏安法研究酸性环境中Cu2+离子的电沉积动力学行为,使出水能达标排放。在电解技术处理含铜工业废水发现,其不仅能有效处理工业废水中污染物,还能进一步在阴极上回收致密均匀的金属铜。
但电解法由于受金属电沉积还原电位和传质过程的影响,在处理含铜电镀废水时,处理时间长、处理效率低、能耗高等缺点,限制了该方法在该领域的推广。为了提高处理效果,两种电化学方法耦合处理含铜废水,污水处理电解电源效果明显优于单独微电解和电解法,并能促进反应的快速进行。