電解法
電解法的原理是重金屬離子在陰極表面得到電子而被還原為金屬。電解法處理廢水一般無需加入很多化學(xué)藥品,后處理簡單、占地面積小、管理方便、污泥量小,所以被稱為清潔處理法。而且這種方法可直接得到純金屬。但簡單的單陰/陽極體系,陰極電流效率低,沉積速度慢,尤其是對于Pb2+,由于其標準電極電位為-0.126 V(vs.SCE),在稀溶液中電解時,因濃差極化而使鉛的析出電位變得更負,在電解過程中有大量氫氣析出,而使其電流效率不高,并且難于實現(xiàn)深度凈化,因此對其進行研究難度較大。
三維電解的提出是電解法的革新。三維電極電解法通過增大電極表面積實現(xiàn)低電流密度下電解,減小了濃差極化,從而提高了電流效率。目前使用三維電極電解處理廢水中的Cu2+已經(jīng)取得了較好的效果,并已應(yīng)用于實踐中。國內(nèi)對于三維電極電解Pb2+的研究還未見報道,但在國外已經(jīng)取得一定進展。R.C.Widener等使用網(wǎng)狀玻璃炭電極對酸性含鉛廢水進行了研究,在-0.8 V(vs.SCE)的電位下,使用0.5 mol/L硼酸作緩沖溶液,分別研究了陰極孔隙率和流速的影響,得出最佳條件是陰極孔隙率80 ppi,流速240L/h??墒钩跏紳舛葹?0 mg/L的含鉛廢水降至0.1mg/L,電流效率還可達到14%??梢妼τ阢U離子的電解并不像人們早期所認識的無法實現(xiàn)深度凈化。
另外,C. Ponce De Leon等研究了Cl-、NO-3、SO2-4等陰離子對電解鉛的影響,發(fā)現(xiàn)在NO-3介質(zhì)中,Pb2+最容易被還原。
筆者目前正在從事低濃度含鉛廢水深度凈化的研究,使用零極距單膜電解裝置,找到了一種有效且價廉的三維電極材料———泡沫銅,并首次應(yīng)用脈沖電源對含鉛廢水進行電解,取得了令人滿意的效果。
在實驗中以泡沫銅為陰極材料,石墨為陽極材料,使用0.5 mol/L硼酸作為緩沖溶液,分別使用普流直流電源和脈沖電源對低濃度含鉛廢水進行了電解研究,發(fā)現(xiàn)采用脈沖電源進行電解有效地減少了濃差極化,從而大大提高了電流效率。得到的最佳實驗條件為流速40 L/h、脈沖頻率1000 Hz、占空比20、峰流4.8 A,在此條件下,對初始濃度為100 mg/L的含鉛廢水,處理后可降到1 mg/L左右,電流效率可達20%。
使用電解法處理電池生產(chǎn)含鉛廢水難度較大,但從國外的研究可以看出,電解法處理含鉛廢水是一種很有潛力的方法,國內(nèi)應(yīng)引起重視并開展研究。
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