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2.2 操作电流与电流效率关系对比 加铜丝网扩展阴极，电解温度为18℃，电解时间为3.5h，电流效率与操作电流的关系如图3所示：
当操作电流强度升高时，电流效率均有所降低。但采用扩展阴极法，电流效率随电流变化较缓;而常规电解法，电流效率随电流变化显著。因为操作电流的改变，改变了阴极的电流密度。当电流密度升高时，阴极上产生明显的氢的超电位，同时过大的电流密度造成阴极表面滞流层中Cu²+的质量浓度降低，改变了铜的析出电位，使得H+在阴极上更容易得到电子被还原成氢气，降低了铜的电流效率。对于扩展阴极法，由于阴极表面积很大，即使提高了操作电流，阴极电流密度变化较小，氢的超电位变化不大，所以电流效率仍可稳定在高效率段。可见，采用扩展阴极法电解时，电流效率得到了很大改善，且不因电流强度的变化而有很大变化。 2.3 铜去除率与pH值的关系对比 加铜丝网扩展阴极，电解温度为18℃，电解时间为3.5h，电解电流为100mA，Cu²+的去除率与pH值的关系如图4所示：
从图中两条曲线可以看出，只要控制含铜废水的pH值在酸性条件下，Cu²+的去除率几乎不发生变化，这是因为铜的实际沉积电位远远大于氢的实际析出电位，pH值的改变对此影响甚微。只有当Cu²+的质量浓度降低至50mg/L以下且操作电流较大时，Cu²+的去除率才会明显受H+浓度变化的影响，亦即受pH值的影响。此时，阴极可以观察到较明显的H2析出。当电解液pH值超5.2时，可观察到Cu(OH)z的沉淀析出。因而不论何种电解方式均应控制在酸性条件下运行，且操作电流受一定限制。 3 经济分析 通过对上述实验过程的分析，在最佳条件下进行电解，每立方米废水电解时电耗可根据下式计算：
由上式计算，采用扩展阴极法，在本实验装置及实验用水的具体条件下，从水中回收1000g铜，电耗4.6kW·h，操作电费为0.8元/(kW·h)，折合电费3.68元/kg。考虑沉积得到的铜精制等费用，仍低于常规铜冶炼的成本，同时又处理了废水，而采用常规板式电极，在同样的水质条件下，控制最佳操作条件需耗电5.75kW·h。因此扩展阴极法是一种经济可行的含铜废水处理回收方法。 4 结论 ①扩展阴极电解法处理回收含铜废水，是一种性能优良的新型电解工艺。该法的应用不受含铜量大小的影响，特别适用于ρ(Cu²+)低于1000mg/L的废水，最终使铜离子的去除率达到99.48%以上。 ②扩展阴极电解法同板式电解法相比浓差极化小，过电位也小，电流效率明显提高，在相同的外加电压下，操作电流可大幅度提高，从而可大大减少电耗，尤其适用于电导率低的低浓度废水处理。 ③扩展阴极电解法适用于酸性电镀废水的处理，在pH值小于5的条件下，电解回收铜的效率很高，经济指标明显优于常规板式电极电解法。 |
