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扩展阴极法处理含铜废水的研究 | |||||
作者:郝学奎,… 文章来源:本站原创 点击数: 更新时间:2006-4-12 | |||||
摘要:采用扩展阴极法对酸性稀溶液中Cu2+的回收处理进行了研究。结果表明:扩展阴极法与常规的板式电解法相比,去除率提高了38%,能耗降低了20%,电解废水的pH值适用范围在1~4之间,且处理废水量大。
Treatinent of Cu2+-Bearing Wastewater by Extended Cathode Method
电解法是一种常规的含铜废水处理工艺,但由于传统的平板电极表面积较小,受操作电流的限制且处理量小,尤其是在电导率低时,电流效率不高,造成回收成本高,残余铜含量大等问题,因而影响了电解回收的推广使用[1-2]。本文针对上述处理方法所存在的弊端,采用扩展阴极电解法处理酸性电镀废水(ρ(Cu2+)为500~1000mg/L),使废水中Cu2+的去除率达到了99%以上,同时提高了操作电流,降低了回收成本。 1 实验原理及装置 1.1 实验原理 1.2 实验装置 2 实验结果 研究对象为酸性含铜电镀废水,pH=1.5左右,ρ(Cu2+)=902.5mg/L。 随着电解时间的延长,Cu2+的去除率均增加。由法拉第电解定律可知,物质的去除量与电解时间成正比,但采用扩展阴极法,Cu2+的去除率增加得快,而常规电解法,Cu2+的去除率增加缓慢。这反映出两种电解工艺的电流效率有所不同,虽然在电解过程中,施加的操作电流保持恒定,但由于扩展阴极法的铜析出电流效率远远大于常规板式电极,因而在相同的电解时间内,扩展阴极法的去除率高于常规电解。
当操作电流强度升高时,电流效率均有所降低。但采用扩展阴极法,电流效率随电流变化较缓;而常规电解法,电流效率随电流变化显著。因为操作电流的改变,改变了阴极的电流密度。当电流密度升高时,阴极上产生明显的氢的超电位,同时过大的电流密度造成阴极表面滞流层中Cu2+的质量浓度降低,改变了铜的析出电位,使得H+在阴极上更容易得到电子被还原成氢气,降低了铜的电流效率。对于扩展阴极法,由于阴极表面积很大,即使提高了操作电流,阴极电流密度变化较小,氢的超电位变化不大,所以电流效率仍可稳定在高效率段。可见,采用扩展阴极法电解时,电流效率得到了很大改善,且不因电流强度的变化而有很大变化。
从图中两条曲线可以看出,只要控制含铜废水的pH值在酸性条件下,Cu2+的去除率几乎不发生变化,这是因为铜的实际沉积电位远远大于氢的实际析出电位,pH值的改变对此影响甚微。只有当Cu2+的质量浓度降低至50mg/L以下且操作电流较大时,Cu2+的去除率才会明显受H+浓度变化的影响,亦即受pH值的影响。此时,阴极可以观察到较明显的H2析出。当电解液pH值超5.2时,可观察到Cu(OH)2的沉淀析出。因而不论何种电解方式均应控制在酸性条件下运行,且操作电流受一定限制。 3 经济分析 通过对上述实验过程的分析,在最佳条件下进行电解,每立方米废水电解时电耗可根据下式计算: 4 结论 ①扩展阴极电解法处理回收含铜废水,是一种性能优良的新型电解工艺。该法的应用不受含铜量大小的影响,特别适用于ρ(Cu2+)低于1000mg/L的废水,最终使铜离子的去除率达到99.48%以上。 参考文献: |
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文章录入:anny 责任编辑:anny | |||||
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