电解法
电解法的原理是重金属离子在阴极表面得到电子而被还原为金属。电解法处理废水一般无需加入很多化学药品,后处理简单、占地面积小、管理方便、污泥量小,所以被称为清洁处理法。而且这种方法可直接得到纯金属。但简单的单阴/阳极体系,阴极电流效率低,沉积速度慢,尤其是对于Pb2+,由于其标准电极电位为-0.126 V(vs.SCE),在稀溶液中电解时,因浓差极化而使铅的析出电位变得更负,在电解过程中有大量氢气析出,而使其电流效率不高,并且难于实现深度净化,因此对其进行研究难度较大。
三维电解的提出是电解法的革新。三维电极电解法通过增大电极表面积实现低电流密度下电解,减小了浓差极化,从而提高了电流效率。目前使用三维电极电解处理废水中的Cu2+已经取得了较好的效果,并已应用于实践中。国内对于三维电极电解Pb2+的研究还未见报道,但在国外已经取得一定进展。R.C.Widener等使用网状玻璃炭电极对酸性含铅废水进行了研究,在-0.8 V(vs.SCE)的电位下,使用0.5 mol/L硼酸作缓冲溶液,分别研究了阴极孔隙率和流速的影响,得出最佳条件是阴极孔隙率80 ppi,流速240L/h。可使初始浓度为50 mg/L的含铅废水降至0.1mg/L,电流效率还可达到14%。可见对于铅离子的电解并不像人们早期所认识的无法实现深度净化。
另外,C. Ponce De Leon等研究了Cl-、NO-3、SO2-4等阴离子对电解铅的影响,发现在NO-3介质中,Pb2+最容易被还原。
笔者目前正在从事低浓度含铅废水深度净化的研究,使用零极距单膜电解装置,找到了一种有效且价廉的三维电极材料———泡沫铜,并首次应用脉冲电源对含铅废水进行电解,取得了令人满意的效果。
在实验中以泡沫铜为阴极材料,石墨为阳极材料,使用0.5 mol/L硼酸作为缓冲溶液,分别使用普流直流电源和脉冲电源对低浓度含铅废水进行了电解研究,发现采用脉冲电源进行电解有效地减少了浓差极化,从而大大提高了电流效率。得到的最佳实验条件为流速40 L/h、脉冲频率1000 Hz、占空比20、峰流4.8 A,在此条件下,对初始浓度为100 mg/L的含铅废水,处理后可降到1 mg/L左右,电流效率可达20%。
使用电解法处理电池生产含铅废水难度较大,但从国外的研究可以看出,电解法处理含铅废水是一种很有潜力的方法,国内应引起重视并开展研究。
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