電化學(xué)工藝處理電鍍廢水和重金屬?gòu)U水
?目前，電鍍廢水、重金屬?gòu)U水處理的主要傳統(tǒng)工藝一般有以下幾種方法：化學(xué)加藥沉降法、離子交換法、膜分離法和生化處理等。但這些傳統(tǒng)的處理工藝很難達(dá)到提標(biāo)后的排放要求，尤其是重金屬和COD排放限值的要求，有的工藝即使可以實(shí)現(xiàn)重金屬?gòu)U水的達(dá)標(biāo)排放，其投資成本和運(yùn)行成本也給企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)造成很大壓力。環(huán)境保護(hù)所面對(duì)的問(wèn)題更加復(fù)雜，重金屬?gòu)U水治理已成為一個(gè)跨越環(huán)境工程學(xué)科的課題。
鑒于重金屬?gòu)U水濃度稀，成分復(fù)雜，處理達(dá)標(biāo)要求又非常嚴(yán)格，傳統(tǒng)的廢水處理技術(shù)具有難以克服的缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)為：處理劑使用量大、價(jià)格昂貴、反應(yīng)不易控制、反應(yīng)較慢、效果不理想、水質(zhì)差、殘?jiān)环€(wěn)定、回收貴金屬難。因此，重金屬?gòu)U水治理技術(shù)的研發(fā)，有以下幾方面的發(fā)展方向：
(1)對(duì)環(huán)境無(wú)影響藥劑的代用品的開(kāi)發(fā)和利用；
(2)無(wú)毒無(wú)害新型水處理藥劑的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用；
(3)物理處理新技術(shù)、生物處理新技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助應(yīng)用技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用；
(4)功效好、成本低的水處理技術(shù)和藥劑的開(kāi)發(fā)；
(5)加強(qiáng)各種水處理技術(shù)的綜合應(yīng)用等。
電化學(xué)法是近年發(fā)展起來(lái)的頗具競(jìng)爭(zhēng)力的電鍍廢水、重金屬?gòu)U水處理方法。它利用電化學(xué)原理處理廢水，具有如下優(yōu)點(diǎn)：①無(wú)需添加任何氧化劑、絮凝劑等化學(xué)藥品；②既可單獨(dú)處理又可與其他技術(shù)相結(jié)合，提高廢水的可生化性；③不會(huì)或很少產(chǎn)生二次污染；④設(shè)備體積小，占地少，操作簡(jiǎn)便靈活。因此該法被稱(chēng)為清潔處理法。電化學(xué)法處理重金屬?gòu)U水，系統(tǒng)運(yùn)行成本明顯降低，去除污染物的效果和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益顯著，為實(shí)現(xiàn)重金屬?gòu)U水治理提供了一條有效途徑。
1、目前電化學(xué)處理重金屬?gòu)U水工藝包括以下方法：
（1）電凝聚法：利用電解氧化鐵屑、鐵板或鋁板等生成Fe2·Fe3+或Al3+，再形成Fe(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3等沉淀物，通過(guò)絮凝、沉降去除水中污染物。電凝聚法的最新研究方向是周期換向的脈沖信號(hào)電凝聚，既具備高壓脈沖電凝聚法的優(yōu)點(diǎn)，又由于兩極均可溶，更有利于金屬離子與膠體間的絮凝作用，防止電極鈍化。
（2）磁電解法：在電解槽外加磁場(chǎng)構(gòu)成電解體系對(duì)重金屬?gòu)U水進(jìn)行電解的過(guò)程。其機(jī)理是重金屬?gòu)U水在電解時(shí)離子受到電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的共同作用，使其離子運(yùn)動(dòng)軌跡復(fù)雜化并降低濃差極化，促進(jìn)電解過(guò)程的傳質(zhì)和電化學(xué)反應(yīng)，提高電解效率。磁電解技術(shù)常常和其他電化學(xué)處理工藝相結(jié)合，以提高處理效果。
（3）電滲析法：在直流電場(chǎng)的作用下，利用陰離子或陽(yáng)離子交換膜對(duì)溶液中陰、陽(yáng)離子進(jìn)行選擇性透過(guò)，使陰、陽(yáng)離子定向遷移，從而實(shí)現(xiàn)水體中的溶質(zhì)與水分離。是一項(xiàng)比較成熟的膜分離技術(shù)，可處理電鍍廢水、冶金工業(yè)廢水及其他含銅、鉻離子的廢水。電滲析在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，兩極有電化學(xué)反應(yīng)，電極腐蝕物聚集，電阻增大，電耗隨之增加，所以必須向電極室通入較大流量的水以排除電極反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕物。
電滲析可分為單極性膜電滲析、雙極性電滲析。傳統(tǒng)的單機(jī)性膜存在電極耐久性欠佳及易發(fā)生堵槽等不足，因此目前研究熱點(diǎn)是雙極性膜電滲析。將雙極性膜與單極性膜組合，是重金屬?gòu)U水處理工藝未來(lái)發(fā)展的新方向。
（4）電還原法：用于重金屬?gòu)U水處理屬于陰極還原法。其機(jī)理為陽(yáng)極采用惰性電極，對(duì)廢水進(jìn)行電解，重金屬離子在靜電引力的作用下，向陰極遷移，從而在陰極表面發(fā)生沉積。該法技能去除溶液中的重金屬離子，又能從廢水中回收高純度重金屬。但一般重金屬?gòu)U水濃度低，采用傳統(tǒng)二維電極電解時(shí)，電流密度小，電解效率低，電耗大。因此，傳質(zhì)問(wèn)題也成為要解決的難點(diǎn)，各類(lèi)高效傳質(zhì)的電化學(xué)反應(yīng)器也成為研究重點(diǎn)。
針對(duì)普通平板電極電還原較慢的缺點(diǎn)，固定床、流化床、四級(jí)連續(xù)流動(dòng)電化學(xué)反應(yīng)器已成為電還原法的研究方向。
（5）內(nèi)電解法：又稱(chēng)微電解。其機(jī)理是在電解槽中填充活性填料，當(dāng)廢水通過(guò)電解槽時(shí)，以廢水為電解質(zhì)媒介，活性填料就形成了原電池，通過(guò)填料表面發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)和絮凝作用達(dá)到凈化廢水的目的。在微電解工藝中，常用反應(yīng)材料為鐵屑（鑄鐵屑、鋼鐵屑）或鋁鐵屑加入石墨或炭粒。探討復(fù)合微電解技術(shù)的反應(yīng)機(jī)理、過(guò)程動(dòng)力學(xué)是目前該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。
（6）絡(luò)合—超濾—電解集成技術(shù)：為滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，實(shí)現(xiàn)廢水再生回用和重金屬回收，可將電化學(xué)、絡(luò)合、超濾等幾種技術(shù)集成起來(lái)處理電鍍廢水、重金屬?gòu)U水，同時(shí)發(fā)揮各種技術(shù)的長(zhǎng)處，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水重金屬離子的最有效去除。