昆明理工大學專區(qū)
基本信息
- 作品名稱：
- 電場強化微電解裝置開發(fā)及處理含重金屬礦冶廢水的研究
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
通過電解-強化微電解耦合法處理模擬含銅廢水，考察不同工藝條件對出水Cu2+殘留濃度的影響，借助電化學工作站和掃描電子顯微鏡分析銅離子的還原電沉積過程和結晶過程。結果表明：電解-強化微電解耦合法處理含銅廢水的最佳工藝條件為電解電壓12V，pH=4，鐵炭比為3:1，還原反應后出水Cu2+殘留濃度僅為0.004mg/L，出水水質(zhì)遠優(yōu)于單獨微電解法、單獨電解法的使用，強化微電解反應施加的外電場能推動銅離子電沉積還原峰向正方向移動，降低反應過電位，促進還原反應快速進行，同時，外電場存在使得活性炭表面電沉積的銅晶體顯著細化。
- 詳細介紹：
近年來，我國重金屬污染，特別是重金屬水污染事件不斷發(fā)生，重金屬污染治理已成為我國“十二五”環(huán)境保護的重點。電解技術是重金屬廢水處理研究和應用的方法之一，電化學技術包括電解（電解+絮凝）和微電解（電解+絮凝）技術。電解法主要用于電鍍廢水的處理，這種方法的缺點是水中的重金屬離子濃度不能降的很低。所以，電解法不適于處理較低濃度的含重金屬離子的廢水；微電解處理廢水技術具有一系列優(yōu)點，已成為研究的熱點。但電解技術由于存在處理成本高等問題，微電解存在處理效率低、需要時間長等問題，在收集應用中需要進一步改進這二種方法。
鐵碳微電解技術又稱內(nèi)電解，微電解中鐵碳床是由鐵和活性碳組成的。它是在無需外接電源的情況下利用鐵-碳顆粒之間存在著電位差形成了無數(shù)個細微宏觀原電池，自身產(chǎn)生1.2伏電位差對廢水進行微電解處理；這些原電池以電位低的鐵成為陰極，電位高的碳做陽極起到催化還原重金屬離子的作用，電子的多向流動，反應的結果是使金屬鐵更易受到腐蝕變成二價的鐵離子進入溶液，重金屬離子更易被還原為金屬元素。同時，鐵在酸性條件下釋放鐵離子生成新生態(tài)Fe2+，F(xiàn)e2+具有氧化還原的作用，能與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原反應，生成的Fe2+氧化后產(chǎn)生Fe3+，F(xiàn)e3+調(diào)pH后形成活性聚鐵，它是一種很好的絮凝劑，具有較強的吸附絮凝作用，對分散在水污中的懸浮物、有毒物、金屬離子及大分子都能被吸附絮凝達到沉淀。
目前，利用鐵碳微電解處理印染廢水等有機廢水和電鍍廢水已有不少研究報道，但目前微電解反應器技術及應用也存在一些問題，如鐵的鈍化 、反應速率慢、處理效率低、設備需改進等問題。文獻檢索發(fā)現(xiàn)目前采用電場強化微電解技術處理含重金屬廢水還無這方面的研究報道。因此，采用電場強化微電解技術處理含重金屬廢水，并開發(fā)一種新型的微電解裝置，有可能獲得電化學處理含重金屬廢水技術的突破和創(chuàng)新。
微電解反應在外加電場的電化學作用下，外加電場能改變?nèi)芤褐薪饘匐x子的化學位能，減低廢水中重金屬離子在微電解填料表面反應所需活化能，并且由于外電場的施加使得陰陽極電極電位差擴大，進而提高了原有的腐蝕原電池標準電池電位E，按照電化學理論E越大，自發(fā)性程度越大，金屬電沉積反應越徹底，同時外加電場能促進微電解顆粒表面電子的遷移及溶液中金屬離子向顆粒表面的遷移，進而提高傳質(zhì)效率，加快反應過程的進行，綜合結果使得反應速率及去除率得到顯著的提高。因此，本研究將通過外電場的引入強化傳統(tǒng)微電解原電池反應，以產(chǎn)生更大的原電池電流及電壓，提高微電解反應能力，達到強化微電解處理重金屬廢水的目的。
本項目結合二維電解裝置和三維電解裝置的優(yōu)點，以及綜合旋轉(zhuǎn)電極式、流化床式和三維電極式的技術特點，以銅冶煉廢水為代表，以所開發(fā)的新型電解裝置為核心技術，研究電化學處理和回收含重金屬冶煉廢水的技術和工藝，采用本項目開發(fā)的電解裝置和處理技術與其他電解處理方法相比，預計處理費用可節(jié)省許多，且電解回收的重金屬可以作為資源利用。
本項目研究通過克服傳統(tǒng)微電解技術的不足和缺點，提供一種含重金屬廢水高效處理及金屬資源回收的方法，具備處理效率高、資源化效率高、環(huán)境兼容性好、二次污染小等特點，其技術不僅可用于含重金屬礦冶廢水的處理，也可用于其他含重金屬廢水的處理，具有十分廣泛的應用前景。
獲獎情況：標題：《電解-強化微電解耦合法處理含銅廢水》已經(jīng)被《中國有色金屬學報》編輯部錄用，經(jīng)過審查該論文內(nèi)容沒有泄密及知識產(chǎn)權糾紛問題，同意發(fā)表。
標題：《高碳海綿鐵電化學絮凝處理鉛鋅冶煉廠制酸廢水》已被云南大學學報(自然科學版)錄用。
編號：22818? 標題：《電解-強化微電解耦合法處理含銅廢水》已被《中國有色金屬學報》編輯部錄用。
標題：《高碳海綿鐵電化學絮凝處理鉛鋅冶煉廠制酸廢水》已被云南大學學報(自然科學版)錄用。
標題：《微電解-曝氣絮凝法處理高濃度鉛鋅冶煉廢水》- 獲獎情況：
校賽一等獎
第七屆云南省大中專課外學術科技節(jié)一等獎
