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电絮凝法在多种行业废水中的应用分析

2020年12月27日 11:01:53      来源:诸城市吉丰机械科技有限公司 >>进入该公司展台     阅读量:1221

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  电絮凝法的应用:
  电絮凝技术可处理电镀、印染、制药、制革、造纸等多种行业废水,目标污染物包括铬、磷、氟、染料等。

  1.含重金属废水的处理
  线路板、制革、染料等行业排放的废水含大量重金属离子,如Cr6+、Cu2+、Ni2+等〔22〕,都可以通过电絮凝技术进行有效去除。以除铬为例,电絮凝法通常采用铁电,通过利用Fe2+或Fe 的还原作用〔27〕将Cr6+还原为毒性较低的Cr3+,并与 OH- 反应生成沉淀或被原位生成的絮凝剂吸附,同时Fe2+被氧化为Fe3+。A. K. Golder 等〔20〕电絮凝法间歇处理废水中的Cr3+,使用的是不锈钢电,其中板间距22 mm,反应器容积0.8 L,Cr3+初始质量浓度1 000 mg/L,NaCl 质量浓度1 000 mg/L,pH=3.4,电流密度487.8 A/ m2,反应 40 min,Cr3+质量浓度降至2.0 mg/L。

  在电絮凝技术工程化方面,F. R. Espinoza - Quiňones 等〔28〕将其应用到巴西托莱多地区一个皮革制造厂排放的含Cr6+废水的处理中,工程采用铁电,反应器容积5 L,电尺寸7 cm×14 cm×0.15 cm,板有效表面积80.5 c m2,pH=7.8,电流密度680 A/ m2,铬质量浓度44 mg/L。经电解30 min 处理,除铬率接近 ,达到巴西环境排放标准(≤0.5 mg/L),处理1 m3 废水的运行成本为1.7 美元。

  2.废水除磷
  废水中的磷多以PO23-、PO33-、P2O7 4- 和PO3- 的形式存在,当废水加热至90 ℃以上,4 种磷酸根离子会通过一系列反应变成PO43-,此时可与电絮凝阳溶出的Al3+、Fe3+反应生成难溶的AlPO4 和FePO4 而被除去。其中PO33- zui难去除,在工况中投加生石灰可提高PO33- 的去除率,但泥量大。采用电絮凝法去除二处理出水中的磷,原水磷(以PO43- 计) 质量浓度3 mg/L,电解槽容积4 L,铁板尺寸 10 cm×15 cm×1 mm,板间距1.5 cm,电流0.31 A,曝气,电解8 min 后磷去除率可达约80%,出水磷质量浓度降至0.68 mg/L。另外,废水酸度对磷去除率有明显影响,碱性条件下有助于磷的去除,而在酸性条件下能显著降低磷的去除率,这是因为当废水呈酸性时,大量的金属氢氧化物絮凝剂和难溶的 AlPO4 和FePO4 会被溶解,明显降低除污效率。在工程化方面,采用电絮凝技术去除生活污水中的磷,水源来自城市污水处理站,板有效面积100 c m2,板间距9 mm,pH=4.5,电导率0.75 mS/cm,电流密度10 A/ m2,每次处理废水5 d m3,当通电量为25 A·h/ m3,能耗为4.5 kW·h/ m3 时,该污水中磷的去除率接近。

  3.废水除氟
  目前,有关电絮凝法去除水体中 F- 的报道存在两种机理: F-与絮凝剂中 OH-的置换反应和 F-与金属阳离子反应生成沉淀。M. M. Emamjomeh 等〔31〕研究表明,F- 置换Aln(OH)m (3n-m)中的 OH-从而被去除。而N. Mameri 等〔32〕研究表明,F- 与 Al3+ 反应生成 AlF6 3-,再与Na+反应生成沉淀,从而将氟从水中除去。在电絮凝效果方面,V. Khatibikamal 等〔33〕采用铝板双模式处理初始质量浓度为5 mg/L 的含 F-废水,电解5 min F-质量浓度可迅速降至0.35mg/L。在工程应用方面,刘峰彪等〔34〕采用电絮凝法处理北京某地区地热水中的氟,并增加滤柱,F-质量浓度为 7.5 mg/L,选用铝板电,板间距0.5 cm,pH=7.1,电导率0.48 mS/cm,水温30~40 ℃,电流密度10 A/ m2,电絮凝30 min,能耗为2.13 kW·h/t 时,出水 F-质量浓度可达到饮用水对 F-质量浓度的要求(0.5~1.0 mg/L)。另外,当水体中存在PO43- 时,由于PO43- 的水解,水体呈强碱性,从而促进Al(OH)3 水解成 Al(OH)4-,致使絮凝剂丧失除氟能力;当水体中存在 SO42- 时也对电絮凝除氟有不利影响,但其影响机制尚不清楚,有待深入研究〔35〕。

  4.染料废水的处理 
  电絮凝法处理染料废水时,有机染料分子可直接被原位絮凝剂吸附或被阳直接氧化,也可能被阳产生的氧化剂如O2、H2O2(可与Fe2+组成Fenton 试剂)等间接氧化,降解为小分子化合物,再被絮凝剂吸附去除。由于染料分子大部分带负电,而絮凝剂带正电,因而吸附是以静电吸附为主。另外,废水的 pH 对反应过程的影响很大〔36〕,在pH 小于6.5 时,电絮凝法处理染料废水以化学沉淀反应为主;pH 超过 6.5 时,电絮凝法处理染料废水以吸附反应为主。
采用铝板单模式处理酸性红-14 染料,电流密度80 A/ m2,pH 为6~9,电解4 min 后,COD 和色度的去除率分别为85%、95%,而该研究还表明单模式对色度的去除率高于双模式,其原因尚不明晰,有待深入研究。

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