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(duì)于Pb2+,由于其標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-0.126 V(vs.SCE),在稀溶液中電解時(shí),因濃差極化而使鉛的析出電位變得更負(fù),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(shí)現(xiàn)深度凈化,因此對(duì)其進(jìn)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(shí)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(shí)踐中。國內(nèi)對(duì)于三維電極電解Pb2+的研究還未見報(bào)道,但在國外已經(jīng)取得一定進(jìn)展。R.C.Widener等使用網(wǎng)狀玻璃炭電極對(duì)酸性含鉛廢水進(jìn)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50 mg/L的含鉛廢水降至0.1mg/L,電流效率還可達(dá)到14%。可見對(duì)于鉛離子的電解并不像人們?cè)缙谒J(rèn)識(shí)的無法實(shí)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(duì)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(jià)廉的三維電極材料———泡沫銅,并首次應(yīng)用脈沖電源對(duì)含鉛廢水進(jìn)行電解,取得了令人滿意的效果。
在實(shí)驗(yàn)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(duì)低濃度含鉛廢水進(jìn)行了電解研究,發(fā)現(xiàn)采用脈沖電源進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(duì)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(dá)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。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”