实验部分采用自装的高压脉冲电源或者直流电源，取一定量的含Cr3+，Cr6+和Zn2+重金属离子的电镀废水(取自本地电镀工厂车间污水排放口，具体参数见)于电解槽中，将多板铁电极放入废水中，接通电源处理废水，处理时间为3～10min.高压脉冲电絮凝法处理后的电镀废水用浓度为1mol/L的NaOH调节pH. 采用泰克科技有限公司的数字式荧光示波器(DigitalPhosphorOscilloscope，TDS3032B)测定处理过程中的电压、电流以及脉宽;用DDS211A型数显电导率仪测定溶液的电导率;用梅特勒-托利多仪器有限公司生产的pH计测定废水的pH值;用Perkin2Elmer火焰原子吸收测定水样中的总铬和锌离子的含量;用二苯碳酰二肼分光光度法(CJ/T7121999)测定电镀废水中的Gr6+;重铬酸盐法(GB11914289)测定电镀废水的化学需氧量(COD). 高压脉冲电絮凝与直流电絮凝比较中列出了高压脉冲电絮凝和直流电絮凝法处理电镀废水的结果。与直流电絮凝法(7.2kWh/m3)相比，高压脉冲电絮凝法耗能很低(为2.5kWh/m3)，达到了工业应用水平;同时该方法处理时间短，仅为8min，这在工业应用中也很关键;与污水综合排放标准对照，电镀废水中的COD值达到标准要求，并且高压脉冲电絮凝对废水中COD的脱除效果要好于直流电絮凝;单纯的电絮凝处理，不加任何其他的添加剂时，废水的pH值、总铬质量浓度以及含锌量均未达到标准规定的水平，这是因为在较低的pH值下，重金属离子很难形成沉淀而被分离。 高压脉冲电絮凝处理后pH调节值对废水中重金属离子质量浓度的影响由于单纯的电絮凝处理，不加任何其他的添加剂时，总铬、锌和pH值未达标，采用高压脉冲电絮凝处理后加入NaOH的方法来调节pH值，沉淀Cr3+，Zn2+，Fe3+。为调节不同pH值后溶液中总铬和锌离子的质量浓度，调节pH=6.68时，溶液中锌离子和总铬质量浓度仍然较高，分别为27.3mg/L和3.0mg/L;随着pH值的增加，锌离子和总铬质量浓度明显降低，在pH=8.3时，锌离子和总铬质量浓度降到最低，分别为0.6mg/L和0.1mg/L，此时ρ(Cr6+)≤0.1mg/L，重金属离子均可达标排放，这是因为所研究的重金属氢氧化物最佳沉淀pH值为8～9，此外ρ(Cr6+)很低说明高压脉冲电絮凝过程能够有效地将Cr6+还原为Cr3+;当pH值升高到9.8后，锌离子和总铬质量浓度又出现上升趋势，说明重金属氢氧化物在较高的pH值下出现溶解现象，从而使溶液中的金属离子质量浓度增加。 NaOH加入方式对废水中重金属离子质量浓度的影响采用高压脉冲电絮凝法，考察了NaOH溶液的加入方式对废水中重金属离子质量浓度的影响，加入方式以及实验结果如所示。当废水先用脉冲高压电絮凝处理，后用NaOH调节溶液pH至8.3时，废水中的总Cr，Cr6+以及Zn2+的质量浓度分别为0.1，0.1和0.6mg/L;而当废水先用NaOH调节pH至8.4，后用脉冲高压电絮凝法处理时，废水中的总铬质量浓度为0.8mg/L，锌离子的质量浓度几乎为0mg/L，达到国家标准要求;而废水中的Cr6+质量浓度为～0.6mg/L，超过污水综合排放标准中规定的最高限值。因此，废水先用脉冲高压电絮凝法处理，后用NaOH调节pH的方法更可行。 高压脉冲电絮凝处理电镀废水机理的初步探讨据文献报道<9-10>，高压脉冲电絮凝与直流电絮凝相比，由于脉冲周期为脉冲宽度和脉冲间歇之和，通过占空比(脉冲宽度与脉冲周期之比)的调节可以达到不同节能效果，如当占空比为1/2，则脉冲电压的平均值为直流供电时的1/2，同样，脉冲电流的平均值也为直流供电时的1/2，由于功率为电流与电压的乘积，故电能消耗仅为直流供电时的1/4，由此可见，脉冲供电可大大地节约电能。此外，高压脉冲电絮凝由于施加脉冲信号，电极上的反应时断时续，有利于扩散，降低浓差极化，能够增强废水的处理效果。 电絮凝过程中，电流通过平行铁电极板进入水中。其处理原理为阳极(氧化作用)：Fe∴Fe2++2e-，Cr6++3Fe2+∴Cr3++3Fe3+。阴极(还原作用)：2H2O+2e-∴H2+2OH-。 凝聚作用：铁阳极失去电子后形成金属阳离子Fe2+，与溶液中的OH-生成金属氢氧化物胶体絮凝剂，吸附能力极强，将废水中的污染物质吸附共沉而去除;氧化还原反应后的Fe3+和Cr3+以及废水中未参加反应的Zn2+与OH-生成金属氢氧化物沉淀而去除。 Fe2++2OH-∴Fe(OH)2，Fe3++3OH-∴Fe(OH)3，Cr3++3OH-∴Cr(OH)3，Zn2++2OH-∴Zn(OH)2。气浮作用：当电压达到水的分解电压时，在阴极和阳极上分别析出氢气和氧气。气泡小，分散度高，作为载体粘附水中的悬浮物而上浮，从而将污染物质去除。 由以上讨论可以看出，高压脉冲电絮凝技术对电镀混合废水中的重金属污染物有显著的治理效果。比直流电絮凝法电流效率高、处理时间短、节省电能。此外，还可以看出酸性条件更有利于电絮凝反应中氧化还原反应的进行，这也解释了中方式B先将废水pH值调节为碱性再进行高压脉冲电絮凝处理后废水中的Gr6+质量浓度较高的现象。 结论1)高压脉冲电絮凝技术对含Cr6+，Cr3+和Zn2+电镀混合废水的处理效果显著，处理后电镀废水的各项指标均低于国家限制标准;与直流电絮凝法相比该方法具有电流效率高、处理时间短、节省电能等特点，处理含较高浓度Cr6+电镀废水其耗电量仅为2.5kWh/m3，具有很好的推广应用价值。 2)对高压脉冲电絮凝处理后的废水采用调节pH值的方法能够将重金属离子有效沉淀，NaOH加入方式也对处理效果有一定影响。最佳处理条件为：废水先用脉冲高压电絮凝法处理，后用NaOH调节pH值至8.3. 3)对高压脉冲电絮凝处理电镀废水机理进行了初步探讨，该方法在处理过程中发生氧化还原、絮凝和气浮作用，从而有效地去除了电镀废水中的重金属离子;酸性条件更有利于电絮凝反应的进行。 |
