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创建时间:01-12

电渗析法处理电镀废水

 

摘 要:为了得到有用的参数来治理电镀废水,我们研究了电渗析法处理模拟电镀废水。论文论述了用电渗析进行电镀废水的金属离子分离方法。考察了含Ni2+模拟电镀废水和含有Cu2+、Ni2+两种重金属离子废水的分离情况。在分离条件上,选取不同料液浓度、流量、电流密度,以考察它们对离子分离效果的影响。结果表明:在原料浓度适中(Ni2+浓度0.50g/L),料液室流量适中(80L/h),电流强度1.5A,对迁移结果有利,Ni2+能全部迁移过膜;Cu2+、Ni2+混合液也可以几乎迁移完全,在一定范围浓度的混合液中,Ni2+迁移速率比Cu2+快。这种方法处理后的水能做到再利用,有很好的实际效用。
关键词:电镀废水;镍;铜;电渗析
 

The Processing of Galvanization Waste Water by Electrodialysis
Abstract:To obtain useful data for treatment of the wastewater discharged from electroplating processes, we investigated the effects of operating parameters, such as the initial concentration of dilute solution, the flow velocity and the current, on removal rate of Ni2+ in the model solutions using an electrodialysis system. Ni2+ in the solutions were effectively removed by the electrodialyzer. The initial concentration of dilute solution, the flow velocity and the current strongly affected the performance of the electrodialysis system.The experimental results: when the material concentration of dilute solution (Ni2+ concentration of 0.50g/L), the flow velocity of complexing room 80L/h and the current (1.5A)are considered the best condition.The mixed solution of Cu2+ and Ni2+ were almost removed. The removal rate of Ni2+ is quicker than Cu2+ in mixed solution. Water and solution can recycle under this method of treatment.This method has a very promising approach.
Keywords: Galvanization waste water; Nickel; Copper; Electrodialysis 
 
目  录
中文摘要    I
英文摘要    II
目录    III
1.绪论    1
1.1  化学法沉淀    1
1.1.1  氢氧化物沉淀法    1
1.1.2  硫化物沉淀法    1
1.1.3  重金属处理剂沉淀法    2
1.2  电解法    2
1.2.1  膜电解    2
1.2.2  双相电解质    3
1.2.3  内电解法    3
1.2.4  微电解法    3
1.3  膜法    3
1.4  吸附法    4
1.5  离子交换法    4
1.6  生物法    4
1.7  零排放的探索    5
2.实验部分    6
2.1  电渗析原理    6
2.2  实验设备    6
2.3  实验试剂与原料    7
2.4  实验操作    7
3.实验结果与讨论    8
3.1  波长扫描    8
3.2  工作曲线    8
3.2.1  Ni2+工作曲线    8
3.2.2  Cu2+工作曲线    9
3.3  干扰实验    9
3.3.1  Ni2+对Cu2+测定的干扰    9
3.3.2  Cu2+对Ni2+测定的干扰    10
3.4  单因素实验    11
3.4.1  原料浓度的影响    11
3.4.2  料液室流量的影响    11
3.4.3  电流强度的影响    12
3.5  混合液实验    13
3.6  电效率计算    14
3.7  极限迁移量    15
4.总结与展望    16
致谢    17
参考文献    18

 
1  绪论
电镀废水一直是工业生产领域的一个重要污染源。据2008年的不完全统计,我国电镀行业每年排出的电镀废水约有40亿立方米[1]。电镀废水含有的铬、铜、镍、镉、锌、金、银等重金属离子和氰化物,对人类危害极大,电镀企业既是污染大户,也是用水大户,因此对电镀废水处理技术的研究日益重要。对电镀废水实行污水回用和贵重金属回收,不仅能节约水资源,回收重金属,还能有效地解决重金属对水体的污染,保护生态环境。
电镀废水因镀种和工艺的不同,污染物的种类也不同,浓度差异也比较大,大致可分为4类:含氰废水、含铬废水、含镍废水和含重金属的酸性废水。含镍废水主要来源于电镀、化学镀工序。一般有电镀镍工序产生电镀废水,工件电镀镍后清洗工序产生清洗水,化学镀镍工序产生化学镀废水,工件化学镀镍后清洗工序产生清洗水等,在上述废水中或多或少含其他少量重金属。目前处理电镀废水的方法主要有化学法、电解法、膜分离法、吸附法、离子交换树脂法,生物法等[2]。
1.1  化学法沉淀
1.1.1  氢氧化物沉淀法
反应原理:2OH-+Ni2+=Ni(OH)2
在处理重金属污水的工艺方法中,氢氧化物沉淀法是最常用的,即将重金属转化成氢氧化物沉淀,然后通过过滤而除去。该方法成本低、容易操作,但镍的去除率往往较低。因为重金属在整个污水体系中,一般存在着两组相关的平衡:络合态重金属(液体)、离子态重金属(液体)、重金属的氢氧化物沉淀(固体)。Mc-
Crackent调查发现,石灰法出水的镍浓度比苛性钠法低一半以上,但氢氧化钠易于贮存和投放,所以有选用氢氧化钠,也有氢氧化钠与氢氧化钙混合使用。由于形成的氢氧化镍呈胶状,所以在投加助凝剂PAM的基础上,延长中和反应时间。
1.1.2  硫化物沉淀法 
反应原理:Na2S+Ni2+=NiS+2Na+;FeSO4+Na2S=FeS+Na2SO4
含硫沉淀剂往往需要过量加入,处理不当会产生H2S气体,污染大气,影响员工身体健康,也对环境不利,增加污水中COD的浓度。由于硫化物沉淀较氢氧化物沉淀完全,重金属去除率高,通常硫化物沉淀法与氢氧化物沉淀法结合使用。国内外大部分开始采用有机硫化物代替无机硫化物。彭明智,姜荆[3]对处理高COD电镀污水的传统工艺方法进行了改进:先利用类Fenton氧化反应彻底分解污水中的络合物和其他有机物,再利用氢氧化物和有机硫化物沉淀法沉淀包括镍在内的重金属。实际运行结果表明,采用新工艺后污泥量减少,运行费用降低,一次处理合格率提高,工作环境也得到了改善。
1.1.3  重金属处理剂沉淀法 
含镍废水的处理采用DEI-N,MEX等重金属处理药剂较常用,一些新开发的重金属处理剂对络合态的镍有良好的处理效果。
1.2  电解法
电解含镍废水时,电极反应如下:
阳极发生OH-还原反应:
生成O原子:2OH-=H2O +O +2e-                   (1)
O原子生成O2:O +O =O2                         (2)
阴极发生Ni2 +氧化反应:
生成Ni原子:Ni2+ +2e- =Ni                        (3)
H+还原反应:H+ +e-=H                            (4)
H原子生成H2:H +H =H2                         (5)
反应(1)(2)(3)为主要反应。
电解法是一种比较成熟的电镀废水处理技术,具有去除率高、无二次污染、能回收利用所沉淀重金属的优点。近年来,电解法发展迅速,利用铁屑内电解原理制成的动态废水处理装置和高压脉冲电凝法等处理电镀重金属废水都取得了良好的效果。电解法比较适中、小规模的电镀废水处理,水量大时此法耗电较多,铁极板消耗量也很大,需浓缩后再进行电解处理。
1.2.1  膜电解
膜电解法是用离子交换膜将电极和溶液分隔,在直流电场力的作用下,有选择地使部分溶质通过离子交换膜进行迁移,从而达到人为控制电极反应的类型和程度,取得常规电解所难以实现的反应效果。兰州交通大学唐玉霖在常规电解方法的基础上采用膜电解法对含镍废水的处理进行了研究,并对不同的膜组合方式的效果和优缺点进行对比[4]。
 

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