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电絮凝法处理重金属冶炼废水技术
重金属废水主要来自有色金属冶炼、电镀、皮革加工和部分化工企业等。重金属污染物通常具有急性或慢性毒性，无法通过自净作用消失，但可通过生物食物链富集，引起人和动物肾脏、生殖系统、肝脏、脑和中枢神经系统等功能的紊乱。重金属废水若不加以有效处理而排放，将对人的健康和生态安全带来极大危害。水体重金属污染已成为全球最严重的环境问题之一。
处理废水中重金属的方法很多，有絮凝法、化学沉淀法、吸附法、离子交换法、生物法、膜法、微电解法等。
电絮凝法为近年来颇有竞争力的一种污水处理工艺，此工艺操作简单，效率高，不添加絮凝剂，是一种环境友好型水处理工艺，已被用于处理生活污水、电镀废水、重金属废水、造纸废水、含油污水。本实验采用电絮凝法对金属冶炼废水进行处理，优化了初始ｐＨ、极板间距、电流密度、反应时间等参数条件，取得了良好的处理效果。
１、实验部分
１.１实验用水与仪器
实验用水来自某冶炼废水，废水水质见表１。

检测仪器：美国ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ６３００ＩＣＰ分析仪，哈希ＨＱ４０ｄ分析仪。
１.２实验方法
电絮凝实验装置为自制设备，电絮凝反应槽尺寸为４００ｍｍＸ２００ｍｍＸ２００ｍｍ，电极板采用招极板，尺寸为１５０ｍｍｘ１００ｍｍｘ３ｍｍ，１０块平板电极排列在反应槽内，间距为２０ｍｍ。污水通过磁力泵进行循环，污水进入后开始循环，通电后调整到所需电流开始计时，隔一段时间后取样１00ｍＬ，静置１０ｍｉｎ后取清液测试Ｎｉ和Ｃｏ含量。
２、结果与讨论
２.１初始ｐＨ值对电絮凝效果的影响
在极板间距２０ｍｍ、电流密度１５ｍＡ／ｃｍ２、槽电压２.８Ｖ、反应时间４ｍｉｎ条件下，用０.１ｍｏｌ／Ｌ盐酸和０.１ｍｏｌ／Ｌ氢氧化钠调节废水的ｐＨ值，考察废水初始ｐＨ值对重金属离子去除率的影响，结果如图１，处理后水质见表２。

由图１可知，当初始ｐＨ＝５时，Ｎｉ和Ｃｏ的去除率都很低，分别为７２％、６２.５％。随着ｐＨ值的升高，去除率也随之升高，当初始ｐＨ＞７时，随着ｐＨ值的升高，去除率趋于稳定，Ｎｉ的去除率达到９９％，Ｃｏ的去除率达到９８％以上。酸性条件下不适于生成Ａl（０Ｈ）３以及铝多核羟基化合物，不能有效吸附和絮凝重金属离子，随着ｐＨ值的升高，生成的Ａ１（０Ｈ）３以及铝多核羟基化合物较多，絮凝效果越好。所以电絮凝处理重金属废水最好在碱性条件下。由表２可知，当ＰＨ＝７.０时，Ｎｉ的去除率达到９９.５７％，但是处理后Ｎｉ浓度为２.９ｍｇ／Ｌ，不满足国标ＧＢ２５４６７—２０１０《铜、钴、镍工业污染源排放标准》中Ｎｉ矣０.５ｍｇ／Ｌ、Ｃｏ＜１.０ｍｇ／Ｌ的排放要求。当初始ｐＨ＝８时，处理后Ｎｉ浓度为０.３ｍｇ／Ｌ，Ｃｏ浓度为０.２ｍｇ／Ｌ，完全满足国标排放要求，所以电絮凝最佳初始ｐＨ值为８.０。
２.２极板间距对电絮凝效果的影响
在初始ｐＨ＝８.０、电流密度１５ｍＡ／ｃｍ２、反应时间４ｍｉｎ条件下，考察电絮凝极板间距对重金属离子去除率的影响，结果如图２所示。

由图２可知，极板间距在１０-４０ｍｍ范围内，随着极板间距的增大，Ｎｉ和Ｃｏ的去除率先增大后减小。极板间距２０ｍｍ时，Ｎｉ和Ｃｏ的去除率最高，分别达到９９.９１％、９８.６４％。这是因为相同电流密度条件下，极板间距越小，电极溶蚀和电极工作表面利用越充分，效果也越好。但极板间距小，极板间的电场分布不匀性增强，易引起短路反应，同时在同一电流密度下，间距越大，槽电压将升高，电能消耗也变大，所以最佳极板间距为２０ｍｍ。
２.３电流密度对电絮凝效果的影响
在初始ｐＨ＝８.０、极板间距２０ｍｍ、反应时间４ｍｉｎ条件下，考察电流密度对重金属离子去除率的影响，结果如图３所示。

由图３可知，随着电流密度的增大，Ｎｉ和Ｃｏ的去除率增大。电流密度为５ｍａＡ／ｃｍ２时，Ｎｉ和Ｃｏ去除率均小于６５％，１５ｍＡ／ｃｍ２时，Ｎｉ和Ｃｏ去除率最高，此后再增大电流密度，去除率上升高不明显，基本趋于稳定。这是由于电流密度越大，阳极板间产生的Ａｌ３＋越多，阴极板产生更多的氢气泡，絮凝、气浮效果越好，处理效率越高。但当电流密度达到一定强度时，电解产生的Ａｌ３＋越多，生成Ａｌ（ＯＨ）３Ｗ＆招多核羟基化合物也较多，絮凝效果越好，去除率越高。但当电流浓度再升高时容易形成胶体排斥，反而会降低絮凝能力，所以电絮凝最佳电流密度１５ｍＡ／ｃｍ２。
２.４反应时间对电絮凝效果的影响
在初始ｐＨ＝８.０、极板间距２０ｍｍ、电流密度１５ｍＡ／ｃｍ２、槽电压２.８V条件下，考察反应时间对重金属离子去除率的影响，结果如图４所示。

由图４可知，Ｎｉ和Ｃｏ的去除率随着电絮凝时间的延长而增加，１-２ｍｉｎ内Ｎｉ和Ｃｏ的去除率显著增长，反应时间在４-１０ｍｉｎ内Ｎｉ的去除率增加趋于稳定，４ｍｉｎ时