电絮凝处理电镀废水的实验研究

曾晓丹

摘 要：简要探讨了电絮凝处理电镀废水的实验情况，结合具体的实验案例，说明、介绍了实验材料和方法，详细阐述并系统分析了实验结果，以期能为有关方面的工作提供参考和借鉴。

关键词：电镀废水；电絮凝；重金属离子；污染物

中图分类号：X781.1 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.12.107

一直以来，电镀废水的处理都备受关注，而电絮凝法的应用进一步推动了电镀废水处理工作的发展。所谓“电絮凝法”，是利用电的解离作用，在化学凝聚剂的帮助下，除去废水中的污染物或将有毒物转化为无毒物的方法。基于此，本文简要探讨了电絮凝处理电镀废水的实验，相信会对有关方面的工作有所帮助。

1 实验材料及方法

1.1 实验用水

实验所用的电镀废水取自某电镀企业，水质情况如表1所示。在实验过程中，在2～9范围内调整pH值，在0～30 mg/L的范围内调整镍、铬离子的质量浓度，考察水质参数对电絮凝处理效果的影响。

1.2 实验装置和方法

电絮凝反应槽是用机玻璃加工而成的（10 cm×10 cm×12 cm）。电絮凝的阴极为铁电极，阳极为铝电极，规格为10 cm×10 cm，其所用电源为稳压直流电源。每次实验时，取0.85 L电镀废水于反应槽中，以NaOH或H2SO4调节废水的pH值。在每次实验中，要分析废水的pH值和Cr、Ni的含量。

2 结果

2.1 pH值的影响

采用电流密度为2.0 A/dm2，电解时间为30 min的方法考察废水pH值对电絮凝效果的影响，结果如图1所示。当初始pH值大于4时，电絮凝对镍的去除效果在电解15 min后可以达到90%以上。在同等条件下，Cr的去除率仅为80%左右。当废水的pH值为4～8时，pH值对Cr的去除效果没有影响；当初始pH值大于8时，Cr的去除率降低到58%，而Ni的去除率则仍保持在90%上；当pH值小于4时，2种离子的去除率均小于55%.很多研究指出，当pH值小于4或大于8时，会影响电絮凝对污染物的去除效果。究其原因，这主要取决于Al（OH）3的两性特点，当pH值低于4时，铝离子以Al3+的形式存在；当pH值较高时，铝离子会以Al（OH）4-的形式存在。在这种情况下，铝离子没有去除污染物的能力。当初始pH值为4～8时，来自阳极的铝离子会形成Al13O4（OH）247+，并最终以Al（OH）3的形式促进污染物的沉淀。Ni的高去除率主要取决于pH值为6～7时的Al（OH）3的作用。对于铬，当pH值为8～10时，二价铬离子会转化成可溶铬（CrO42-）离子，所以，其去除率比较低。

2.2 电流密度的影响

电流密度对电絮凝效果的影响比较大，因为其不仅决定了铝离子的产生量，还会影响气泡产生量与气泡大小。在实验中，污染物浓度要恒定，且pH值为6.在1～4 A/dm2的范围内调整电流密度，电流密度与通电量的影响如图2所示。从图2中可以看出，金属离子的去除率会随着电流密度的增大而增大。当最大电流密度为4 A/dm2时，Cr和Ni的最大去除率可达90%以上。这主要是因为，电流密度的增大会使废水中产生更多的混凝离子与气体，以保证污染物的去除效果和速率。根据Faraday定律，铝离子的产生可以由相关公式计算出，即：

式（1）中：I为电流密度，A/dm2；t为反应时间，min；M为铝离子或氢氧根离子的分子量，g/mol；z为电子转移数（Al为3，氢氧根为1）；F为Faraday常数，96 486 C/mol。

Khosla等的研究表明，气泡尺寸会随着电流密度的增大而减小。这有利于污染物的去除。但是，随着反应时间的延长，铝离子和所需的通电量会增大，通电量只有在较低水平时才能减少处理费用。为了优化处理效果，需要优化通电量，以取得更好的处理效率。Faraday的计算结果如图3所示。从图3中可以看出，镍的去除速率比Cr更快。当单位体积电量为9 mF/L时，Ni的去除率在90%以上，而Cr的去除率则需要达到55 mF/L。Holt等人和Adhoum等人的研究表明，当电流密度为0.8～4.8 A/dm2时，电絮凝去除Cr时，需要较大的通电量。当电流密度比较大时，气泡强度及其上升速度会增大，并且在气浮的作用下，会提升絮凝效果。但是，絮凝剂与污染物之间的碰撞会减少。在处理Ni时，通电量基本不受电流密度的影响。

2.3 初始浓度的影响

将Cr和Ni的初始质量浓度调整为5 mg/L、10 mg/L、20 mg/L、30mg/L，分别测定初始浓度和反应后浓度，结果如图4所示。初始浓度越高，电絮凝对污染物的去除效果越差，导致通电量显著增大。通电量增大会使废水中的污染物达到排放标准的要求。由此可知，随着初始浓度的变化，通电量呈线性增长趋势。这一结果表明，单位污染物去除所需的Al离子的数量不受污染物初始浓度的影响。另外，要将铬污染物去除到一定的水平，需要的通电量比镍更高，这也进一步证实了电絮凝对铬的去除效率比镍更差的事实。因此，要想有效去除废水中的铬，就需要更长的电解时间。所以，将镍的质量浓度由30 mg/L降到0.5 mg/L以下，仅需要15 min的电解时间，而将从铬的质量浓度由30 mg/L降到1 mg/L以下，需要近1 h的时间。

3 结束语

综上所述，将电絮凝应用于电镀废水处理中，能有效去除掉电镀废水中所含的重金属离子。这对电镀废水的处理有极大的帮助。本文结合实验实例阐述了相关内容，为电絮凝处理电镀废水的应用提供了参考和借鉴。

参考文献

[1]陶贺，杨品.脉冲电絮凝法处理乳化液废水的实验研究[J].化工时刊，2015（04）.

[2]谭宏承，潘涌璋，周义文，等.高压脉冲电絮凝处理综合电镀废水的试验研究[J].工业用水与废水，2013（06）.

〔编辑：白洁〕