
1.2.电化学法
电化学法是近年发展起来的颇具竞争力的水处理方法,它是应用电解原理,通过电极反应和重金属离子在溶液中的迁移来实现对废水净化。随着科技发展,传统电化学处理工艺的改进以及新型电化学反应器的研制,使电化学法在重金属废水治理领域的应用更为有效,更加广泛。
1.2.1.电絮凝法
电凝聚法作为一项比较成熟的废水处理工艺,得到了广泛应用。丁春生等 考察了初始pH 值、电解时间、电流强度、NaCl 投量、离子共存及曝气量等因素对电凝聚法处理含Cr6 +、Cu2+废水的影响。研究表明,在一定的pH值下,电流强度为4 A时,在很短的时间内,即可达到较稳定的去除效果;同时金属离子的共存对重金属废水的处理起促进作用,并且适当的曝气会提高重金属的去除率。凝聚法不宜长时间连续操作,否则电极表面易产生致密的黏膜,形成钝化。近年来采用脉冲电凝聚替代直流电凝聚可有效降低浓差极化,防止钝化。求渊等利用脉冲电凝聚法处理电镀含铬废水,铬离子去除率保持在99.5%以上,达到排放标准。与直流电凝聚法相比,其能效比高,处理时间短。电凝聚法的最新研究方向是周期换向的脉冲信号电凝聚,既具备高压脉冲电凝聚法的优点,又由于两极均可溶,更有利于金属离子与胶体间的絮凝作用,防止电极钝化。
1.2.2.微电解
微电解是基于电极表面的化学反应,在电解槽中加入一定量的活性填料,重金属废水为电解质,活性填料就形成了原电池,在填料的表面,电流在成千上万个细小的微电池内流动,在低压直流的作用下发生的电化学反应和絮凝作用,进而将水体重金属离子有效地去除。
在微电解工艺中,常用填充填料为铁屑(铸铁屑或钢铁屑) 加入石墨或炭粒。周杰等采用铁碳微电解法处理含铬废水,研究了废水中Cr(Ⅵ) 的去除效果。结果表明,采用铁碳微电解法处理含铬废水对Cr(Ⅵ) 的去除效果较好,出水Cr(Ⅵ) 含量低于0.1 mg /L,与常规的焦亚硫酸钠还原工艺相比,铁碳微电解处理含铬废水可节省75% 以上的成本。微电解与其他工艺结合可增强废水的处理效果。黄树杰采用微电解—碱液中和沉淀法处理Cr6 +、Cu2 + 低浓度电镀废水,处理后废水中的Cr6 +、Cu2 +含量均达到了GB8978-96《污水综合排放标准》中的一级排放标准。电解—微电解相结合的复合电解技术是微电解发展的方向之一,探讨复合微电解技术的反应机理、过程动力学是目前该领域的研究重点。
1.2.3.电还原法
电还原法又称阴极还原法,其原理为水体中的重金属离子在静电引力的作用下向阴极迁移,在阴极表面发生还原反应而析出。该法既能去除水体中的重金属离子,又能回收高纯度重金属。但对于低浓度的重金属废水,采用传统二维电极电解时,电流密度小,电解效率低,电耗大。电化学反应本质上是一种在固液相界面上发生的电子转移反应,因此,固液相界面传质问题成为要解决的难点,各类高效传质的反应器也成为研究重点。在工程中常用为三维电极反应器,这类反应器传质速度快,运行费用低,占地面积小,去除效率高,在几分钟内可使重金属浓度从100 mg /L 降至0.1 mg /L。张少锋等采用三维电极法处理低浓度酸性含铅工业模拟废水,在其他条件都相同的条件下,以泡沫铜为阴极材料的三维电极,Pb2 + 的去除率可达85%,明显优于以不锈钢板为阴极的二维电极的34%。陈武等采用小型复极性矩型填充床作为三维电极反应器处理含锌废水,在最佳条件下,三维电极对模拟废水Zn2 + 去除率达到95.7%,满足国家污水综合排放标准GB8978-88Ⅱ级要求。