導(dǎo)讀:：采用三維電極電解中試裝置處理PCB含非絡(luò)合銅廢水�？疾炝藰O間距、電解電壓、填充顆粒、電解時(shí)間對(duì)銅去除效果的影響。試驗(yàn)表明，適宜的運(yùn)行條件為極間距4cm，電解電壓22V，電解90分鐘，銅去除率為52.1%，處理廢水電費(fèi)成本為1.12元/噸。

關(guān)鍵詞：三維電極，中試裝置，PCB含銅廢水，電費(fèi)

隨著電子通訊行業(yè)的迅猛發(fā)展，我國(guó)已成為名副其實(shí)的PCB生產(chǎn)大國(guó)，PCB產(chǎn)量多年居世界第一位。PCB生產(chǎn)廢水中污染物主要是COD與重金屬銅[1]。產(chǎn)生銅廢水的工序主要有：沉銅、全板電鍍銅、圖形電鍍銅、蝕刻以及各種印制板前處理工序。其中含銅非絡(luò)合物廢水主要來(lái)源為磨板、全板電鍍、圖形電鍍、酸性蝕刻以及其他一些漂洗工序[2]。本試驗(yàn)主要采用陰極填充粒子的三維電極電解法處理各環(huán)節(jié)排放的非絡(luò)合綜合含銅廢水，并進(jìn)行電費(fèi)成本的估算。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)裝置

三維電極中試設(shè)備如圖1所示，采用PVC塑料制作(70cm

50cm

60cm)，處理水量140L，陽(yáng)極為兩塊35 cm

45 cm的涂鈦極板，陰極為2塊20cm

53 cm的銅板，放置在寬6cm的玻璃槽中，槽中填充廢鐵屑或活性炭粒子。

圖1 三維電極電解中試裝置圖

Fig.1 Schematic diagram of three-dimensional electrode pilot reactor

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)備為HY1711-5S雙路可跟蹤直流穩(wěn)壓電源、721可見(jiàn)分光光度計(jì)。銅離子檢測(cè)采用2,9-二甲基-1,10-菲啰啉分光光度法。

銅離子流經(jīng)粒子顆粒陰極，并在其表面還原吸附析出。試驗(yàn)用水取自線路板生產(chǎn)企業(yè)實(shí)際含非絡(luò)合銅廢水。粒子電極中的活性炭是不飽和的，故在試驗(yàn)前先用試驗(yàn)原水對(duì)其浸泡,并多次換水，測(cè)定浸泡前、后水中的銅離子，直至兩者相同。試驗(yàn)考查極間距、電解電壓、電解時(shí)間和不同填充粒子對(duì)銅去除率的影響，得出最佳運(yùn)行參數(shù)，估算電費(fèi)成本。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 極間距對(duì)銅離子去除的影響

為能更好的溶出廢水中的銅，調(diào)節(jié)廢水的pH值為3-4，試驗(yàn)中陰極添加了鐵屑，考查當(dāng)電解電壓為13V和16V時(shí)，極間距分別為4cm和6cm條件下的銅去除，結(jié)果如圖2。

Fig2.Effect of electrode distance on Cu removal

由圖2可知，不同電壓下銅去除率都隨極間距的減小而增加，這是因?yàn)闃O間距影響著溶液的傳質(zhì)距離和電極電勢(shì)[3]。極間距小相應(yīng)的可減小對(duì)流、擴(kuò)散傳質(zhì)的傳質(zhì)距離，增大傳質(zhì)的濃度梯度環(huán)境保護(hù)，強(qiáng)化傳質(zhì)效果，降低電解電壓，提高電解速率和效率。但間距過(guò)小會(huì)影響操作的穩(wěn)定性，因此試驗(yàn)中采用極間距4cm。當(dāng)電壓為16v時(shí)，電解215min銅去除率為49.6%，此時(shí)電流為5.80A，以河北省工業(yè)用電0.71元/度計(jì)，電費(fèi)成本為1.68元。

2.2 電解電壓、填充顆粒和電解時(shí)間對(duì)銅離子去除的影響

為使填充顆粒呈現(xiàn)復(fù)極化，電解電壓必須足夠高。當(dāng)施加在粒子電極上的電壓低于反應(yīng)電壓時(shí)，只有短路電流或旁路電流存在。大于反應(yīng)電壓時(shí)，則有反應(yīng)電流出現(xiàn)。電壓越高，復(fù)極化程度越大，處理效果越好，但耗電量越大，并且填充顆粒上副反應(yīng)加劇，產(chǎn)生大量氣泡環(huán)境保護(hù)，使得污染物在粒子上不能很好地吸附。試驗(yàn)考查了極間距4cm，陰極槽填充鐵屑和活性碳兩種粒子電極形式下的銅去除率，結(jié)果見(jiàn)圖3和圖4。

Fig3.Cu removal efficiency of three-dimensional electrode at4cm electrode distance andfilling scrap iron

Fig4.Cu removal efficiency of three-dimensional electrode at4cm electrode distance andfilling activated carbon

試驗(yàn)表明陰極槽填充鐵屑，當(dāng)電壓大于16v，電解220min以上時(shí)，銅去除率可達(dá)到50%，電壓22v時(shí)電解135min，銅去除率為56.4%。而陰極槽填充活性炭時(shí)，電壓在20v以下，銅去除率仍然極低，當(dāng)大于22v后銅離子可去除50%以上中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)。

圖中還可看出陰極填充鐵屑對(duì)銅的去除要好于填充活性炭顆粒，所需電壓小，電解時(shí)間短，但通過(guò)電費(fèi)估算可知陰極填充鐵屑時(shí)電解電費(fèi)成本較高。電壓為22V，電解135分鐘，銅去除率達(dá)到56.4%環(huán)境保護(hù)，進(jìn)水銅濃度為58.0mg/L時(shí)，出水銅為25.3mg/L，電費(fèi)成本1.72元/噸。陰極槽填充活性炭顆粒時(shí)，電壓為22v，電解90min，銅去除率為52.1%，進(jìn)水銅濃度為171.3mg/L時(shí)，出水銅為82.0mg/L，電費(fèi)成本1.12元/噸。

由圖4還可知，,隨著電解時(shí)間的延長(zhǎng),對(duì)銅離子的去除率逐漸增大，在前135 min內(nèi)銅去除率隨時(shí)間的延長(zhǎng)而迅速增大，之后增速逐漸減慢并趨于穩(wěn)定。其原因是電解初期，裝置內(nèi)銅離子濃度高，能快速擴(kuò)散到電極表面。之后裝置銅濃度下降，濃度梯度對(duì)去除效果的影響變得顯著，所以降解曲線變得越平緩�？紤]到運(yùn)行費(fèi)用環(huán)境保護(hù)，電壓為22v，電解時(shí)間宜取90 min。

3 結(jié)論

中試試驗(yàn)表明三維電極電解處理PCB非絡(luò)合銅廢水最佳處理?xiàng)l件時(shí)陰極槽添加活性炭粒子，極間距4cm，電壓22V，電解90分鐘，在此條件下銅去除率為52.1%，進(jìn)水銅濃度為171.3mg/L時(shí)，出水銅為82.0mg/L，電費(fèi)成本約為1.12元/噸。三維電極電解處理此種廢水雖能回收銅，但出水達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，需采用其他方法繼續(xù)處理。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝東方.印制電路板廢水處理技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐[J].安全與環(huán)境工程,2005,12(1)：42-45

[2]劉暉.印制電路板廢水處理設(shè)計(jì)[J].科技資訊,2007,9：198-199

[3]薛松宇.三維電極反應(yīng)器處理染料廢水的研究：[碩士].天津：天津大學(xué),2005

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