含鉻電鍍廢水處理電絮凝法的應(yīng)用

當前我國皮革、染色、電鍍等工業(yè)迅猛發(fā)展，推進我國整體工業(yè)進程發(fā)展的同時也帶來了重金屬含鉻廢水對環(huán)境的嚴重污染。因此有必要對電絮凝法在含鉻電鍍廢水處理中的應(yīng)用進行研究、分析，對我國含鉻廢水凈化處理有著重要的意義。

1、含鉻廢水的產(chǎn)生與危害

含鉻廢水的產(chǎn)生源有很多，例如機械行業(yè)、電鍍工業(yè)、航空行業(yè)等，除此之外，在皮革制造業(yè)中的皮毛染色與鉻鞣，冶金行業(yè)中進行相應(yīng)的選礦處理，還有在實現(xiàn)某些特殊用途的鋼材生產(chǎn)過程中都會產(chǎn)生大量的含鉻廢水。其中，水中鉻的存在形式主要有兩種，一種是以配合物形式存在的Cr，一種是以游離態(tài)形式（Cr(Ⅲ)與Cr(Ⅵ)）存在的Cr，其中無毒的Cr是零價鉻與二價鉻，Cr(Ⅲ)的毒性并不高，但Cr(Ⅵ)毒性較高，約為Cr(Ⅲ)的一百倍，會對人體造成非常大的危害，具有強烈的致癌作用，因此需要對含鉻廢水進行處理，消除對人身體的不良影響。

2、實驗

2.1 實驗儀器及實驗試劑選擇

主要的實驗儀器有：722型可見分光光度計，DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，PHS-2F型酸度計。該實驗用到的儀器及材料有：鋁片尺，去離子水，氯化鈉，電鍍廢水，氫氧化鈉。其中鋁片尺的規(guī)格為：45mm×55mm×3mm。

2.2 實驗方法

首先取一定量的重金屬離子的電鍍廢水（廢水中含Cu2+、Cr(Ⅵ)與Ni2+），放在1000mL的普通燒杯中，該燒杯即為電解槽。將鋁片作為陰陽兩級，并放入燒杯中，應(yīng)保證鋁片作為電極放入電解槽后平行且垂直。為了有效提升電導率，可以在廢水中加入1g氯化鈉，并用NaOH調(diào)節(jié)試樣的pH值。隨后完成接線并將電源接通，為避免電解液出現(xiàn)濃差極化的現(xiàn)象，可以對電壓、電流進行調(diào)整，并利用磁力攪拌器對其進行攪拌處理。接著計時開始，并定時定量地取電鍍廢水水樣進行相應(yīng)分析，每次取的電鍍廢水水樣不得超過2mL。并用紫外分光光度計來對Cu2+、Cr(Ⅵ)與Ni2+的質(zhì)量濃度進行檢測，并計算Cu2+、Cr(Ⅵ)與Ni2+的去除率。檢測標準要嚴格按照GB/T7466-1987、GB/T11910-1989和GB/T7473-1987標準進行檢測。其中廢水水質(zhì)pH值處于2至6之間，Cr(Ⅵ)的濃度為9.5至13mg/L，Ni2+的濃度為400至600mg/L，Cu2+的濃度為350至450mg/L。

取2.0g活性炭纖維放置在規(guī)格為250mm×130mm×150mm的自制容器中，該容器的有效容積為4L，厚度為5mm。在正常室溫下，電鍍廢水自下而上緩緩流過活性炭纖維，流速為3mL/min，當纖維被完全穿透說明活性炭纖維已經(jīng)充分吸附并達到了飽和狀態(tài)。最后來檢測活性炭纖維對電鍍廢水中Cu2+、Cr(Ⅵ)與Ni2+的去除率。

3、實驗結(jié)果與討論

3.1 電流密度對金屬離子去除率的影響分析

利用電絮凝法來對含鉻廢水進行相應(yīng)處理，pH值為8.0，微堿性。處理時間控制在30min，當電極板的間距在2cm時，不同電流密度對Cu2+、Cr(Ⅵ)與Ni2+的去除率的影響如圖1所示：

從圖1可以看出，隨著電流密度的逐漸增加，kJ在1～5A/dm2時，Cu2+、Cr(Ⅵ)與Ni2+的去除率也在增加，Ni2+、Cu2+的去除率在5A/dm2達到了最大，當電流密度繼續(xù)增加時，Cu2+、Cr(Ⅵ)與Ni2+的去除率開始下降（其中Cr(Ⅵ)的去除率在5.6左右才開始下降），主要原因為電流的密度在增加時，對氧極的氧化還原反應(yīng)造成了很大影響，起初會增加電化學反應(yīng)速率，但同時也加速了電極的鈍化，當kJ超過了5A/dm2時，此時的電極鈍化已經(jīng)非常嚴重，其中陽極因產(chǎn)生電化學反應(yīng)而生成的氧化鋁復合物會覆蓋在陽極的表面，而在陰極區(qū)會因為電化學反應(yīng)導致pH值逐漸升高，而廢水中的Ca2+與Mg2+會與OH-發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鈣與氫氧化鎂等難溶物并覆蓋在陰極的表面，這也是導致電極鈍化的主要原因，從而有效降低了電解反應(yīng)速率，從而對絮凝劑的生成造成了嚴重的影響，使得絮凝效果明顯下降。除此之外，隨著電流密度的增加，在陰極產(chǎn)生的氫氣也在隨之增加，因此產(chǎn)生的氣泡更多、更大，氣浮作用也隨之增強，從而使得產(chǎn)生的氣泡對絮凝體的沖撞也越來越強烈，當一些大的氣泡出現(xiàn)破裂時，產(chǎn)生的力量也會對絮凝體造成一定的切割作用。在上述因素的共同影響下，絮凝效果大大下降?；诖耍娏鞯拿芏瓤刂圃?/span>5A/dm2為最佳。

3.2 處理時間對金屬離子去除率的影響分析

實驗條件如下：電流密度為5A/dm2，電絮凝設(shè)備極板間距為2cm，pH值為8.0，微堿性。并將電絮凝處理時間設(shè)置為10min至60min，檢測時間間隔為10min一次，通過進水流量的方法對檢測時間間隔進行準確控制。不同處理時間對Cu2+、Cr(Ⅵ)與Ni2+的去除率影響如圖2所示：

從圖2可以看出，當處于最佳電流密度（5A/dm2）、處理時間在10min至25min時，設(shè)備對Cu2+、Cr(Ⅵ)與Ni2+非常明顯，呈快速上升的狀態(tài)，并于30min各自達到了頂峰，但當處理時間超過30min，三種離子的絮凝去除率逐漸下降，且隨著處理時間的進一步延長，三種離子的去除率逐漸趨于穩(wěn)定狀態(tài)，并沒有較為明顯的起伏變化。主要原因為在電絮凝法的處理下，其去除效果逐漸飽和并達到臨界狀態(tài)，因此隨著后續(xù)處理時間的持續(xù)增加，已經(jīng)不能夠再對去除率造成明顯影響。此外，通過上文的敘述我們得知，隨著時間的推移，電化學反應(yīng)會使陰陽兩極開始鈍化，即在陰陽兩極處會各自發(fā)生副反應(yīng)，生成的難溶性物質(zhì)會覆蓋在鋁電極的表面，并最終形成一種保護膜，對鋁電極溶解和自由基產(chǎn)生量造成嚴重影響，使絮凝劑鋁離子的生成量減少的同時，整體氧化效果變?nèi)?，因此此時再延長反應(yīng)時間，對各項例子的去除已經(jīng)不具備多少實際的意義，只會造成電能的無謂消耗，增加整體電絮凝法處理工藝的運行成本?；诖耍趹?yīng)用電絮凝法對含鉻電鍍水進行處理時，處理時間控制在30min為最佳。

綜上所述，在對含鉻電鍍廢水進行處理時應(yīng)用電絮凝法與活性炭纖維吸附法進行有機結(jié)合，即使對較為復雜的含鉻廢水，依然能夠起到良好的處理效果。根據(jù)最終的時間結(jié)果，我們可以看到當處理時間為30min、電流密度維持在5A/dm2時，可以達到最佳的處理效果，此時的金屬離子去除率最高。運用電絮凝法與活性炭纖維吸附結(jié)合法，金屬離子的去除率可達99%以上，與電鍍廢水排放標準相符。（來源：珠海市瑪斯特五金塑膠制品有限公司）