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        電絮凝法在多種行業廢水中的應用分析

        閱讀:1785        發布時間:2018/3/8
        分享:

          電絮凝法的應用:
          電絮凝技術可處理電鍍、印染、制藥、制革、造紙等多種行業廢水,目標污染物包括鉻、磷、氟、染料等。

          1.含重金屬廢水的處理
          線路板、制革、染料等行業排放的廢水含大量重金屬離子,如Cr6+、Cu2+、Ni2+等〔22〕,都可以通過電絮凝技術進行有效去除。以除鉻為例,電絮凝法通常采用鐵電,通過利用Fe2+或Fe 的還原作用〔27〕將Cr6+還原為毒性較低的Cr3+,并與 OH- 反應生成沉淀或被原位生成的絮凝劑吸附,同時Fe2+被氧化為Fe3+。A. K. Golder 等〔20〕電絮凝法間歇處理廢水中的Cr3+,使用的是不銹鋼電,其中板間距22 mm,反應器容積0.8 L,Cr3+初始質量濃度1 000 mg/L,NaCl 質量濃度1 000 mg/L,pH=3.4,電流密度487.8 A/ m2,反應 40 min,Cr3+質量濃度降至2.0 mg/L。

          在電絮凝技術工程化方面,F. R. Espinoza - Quiňones 等〔28〕將其應用到巴西托萊多地區一個皮革制造廠排放的含Cr6+廢水的處理中,工程采用鐵電,反應器容積5 L,電尺寸7 cm×14 cm×0.15 cm,板有效表面積80.5 c m2,pH=7.8,電流密度680 A/ m2,鉻質量濃度44 mg/L。經電解30 min 處理,除鉻率接近 ,達到巴西環境排放標準(≤0.5 mg/L),處理1 m3 廢水的運行成本為1.7 美元。

          2.廢水除磷
          廢水中的磷多以PO23-、PO33-、P2O7 4- 和PO3- 的形式存在,當廢水加熱至90 ℃以上,4 種磷酸根離子會通過一系列反應變成PO43-,此時可與電絮凝陽溶出的Al3+、Fe3+反應生成難溶的AlPO4 和FePO4 而被除去。其中PO33- zui難去除,在工況中投加生石灰可提高PO33- 的去除率,但泥量大。采用電絮凝法去除二處理出水中的磷,原水磷(以PO43- 計) 質量濃度3 mg/L,電解槽容積4 L,鐵板尺寸 10 cm×15 cm×1 mm,板間距1.5 cm,電流0.31 A,曝氣,電解8 min 后磷去除率可達約80%,出水磷質量濃度降至0.68 mg/L。另外,廢水酸度對磷去除率有明顯影響,堿性條件下有助于磷的去除,而在酸性條件下能顯著降低磷的去除率,這是因為當廢水呈酸性時,大量的金屬氫氧化物絮凝劑和難溶的 AlPO4 和FePO4 會被溶解,明顯降低除污效率。在工程化方面,采用電絮凝技術去除生活污水中的磷,水源來自城市污水處理站,板有效面積100 c m2,板間距9 mm,pH=4.5,電導率0.75 mS/cm,電流密度10 A/ m2,每次處理廢水5 d m3,當通電量為25 A·h/ m3,能耗為4.5 kW·h/ m3 時,該污水中磷的去除率接近。

          3.廢水除氟
          目前,有關電絮凝法去除水體中 F- 的報道存在兩種機理: F-與絮凝劑中 OH-的置換反應和 F-與金屬陽離子反應生成沉淀。M. M. Emamjomeh 等〔31〕研究表明,F- 置換Aln(OH)m (3n-m)中的 OH-從而被去除。而N. Mameri 等〔32〕研究表明,F- 與 Al3+ 反應生成 AlF6 3-,再與Na+反應生成沉淀,從而將氟從水中除去。在電絮凝效果方面,V. Khatibikamal 等〔33〕采用鋁板雙模式處理初始質量濃度為5 mg/L 的含 F-廢水,電解5 min F-質量濃度可迅速降至0.35mg/L。在工程應用方面,劉峰彪等〔34〕采用電絮凝法處理北京某地區地熱水中的氟,并增加濾柱,F-質量濃度為 7.5 mg/L,選用鋁板電,板間距0.5 cm,pH=7.1,電導率0.48 mS/cm,水溫30~40 ℃,電流密度10 A/ m2,電絮凝30 min,能耗為2.13 kW·h/t 時,出水 F-質量濃度可達到飲用水對 F-質量濃度的要求(0.5~1.0 mg/L)。另外,當水體中存在PO43- 時,由于PO43- 的水解,水體呈強堿性,從而促進Al(OH)3 水解成 Al(OH)4-,致使絮凝劑喪失除氟能力;當水體中存在 SO42- 時也對電絮凝除氟有不利影響,但其影響機制尚不清楚,有待深入研究〔35〕。

          4.染料廢水的處理 
          電絮凝法處理染料廢水時,有機染料分子可直接被原位絮凝劑吸附或被陽直接氧化,也可能被陽產生的氧化劑如O2、H2O2(可與Fe2+組成Fenton 試劑)等間接氧化,降解為小分子化合物,再被絮凝劑吸附去除。由于染料分子大部分帶負電,而絮凝劑帶正電,因而吸附是以靜電吸附為主。另外,廢水的 pH 對反應過程的影響很大〔36〕,在pH 小于6.5 時,電絮凝法處理染料廢水以化學沉淀反應為主;pH 超過 6.5 時,電絮凝法處理染料廢水以吸附反應為主。
        采用鋁板單模式處理酸性紅-14 染料,電流密度80 A/ m2,pH 為6~9,電解4 min 后,COD 和色度的去除率分別為85%、95%,而該研究還表明單模式對色度的去除率高于雙模式,其原因尚不明晰,有待深入研究。

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