3.4电化学法
电化学法处理废水应用起始于20世纪40年代,但直到60年代,随着电力工业的发展,电化学法才被真正地用于废水处理过程。电化学方法被称为电镀废水处理的“环境友好"工艺。随着电极材料的开发、反应器的研制以及对传统电化学工艺的改进,电化学方法在电镀废水治理领域里的应用越来越广阔。
(1)原电池法。以颗粒炭、煤渣或其他导电惰性物质为阴极,铁屑为阳极,废水中导电电解质起导电作用构成原电池,通过原电池反应来达到处理废水目的。
(2)电渗析法。电渗析技术是膜分离技术的一种,它是将阴、阳离子交换膜交替地排列于正负电极之间,并用特制的隔板将其隔开,在电场作用下以电位差为推动力,利用离子交换膜的选择透过性,把电解质从溶液中分离出来,从而实现电镀废水的浓缩、淡化、精制和提纯。
(3)电凝聚气浮法。采用可溶性阳极(Fe、Al等)材料,生成Fe2+、Fe3+、Al3+等大量阳离子,通过絮凝生成Fe(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3等沉淀物,以去除水中的污染物。同时,阴极上产生大量的H2微气泡,阳极上产生大量的O2微气泡,以这些气泡作为气浮载体,与絮凝污物一起上浮。大量絮体在丰富的微气泡携带下迅速上浮,达到净化水质的目的。
(4)电化学氧化法。利用阳极的高电位和有催化活性的阳极电极反应产生的具有强氧化能力的活性自由基来氧化降解电镀废水中有机物的一种氧化方法。
(5)电化学还原法通过阴极发生还原反应而去除污染物的方法。可分为两类,一类是直接还原,即污染物直接在阴极上得到电子而发生还原;另一类是非直接还原,是利用阴极的还原物来降解污染物。电化学法的优点是:
(1)不需要另外添加氧化还原试剂,避免由于外加药剂而引起的二次污染;
(2)反应速度快,产泥量少,出水水质稳定,易实现自动化操作;
(3)处理时间短,设备容积小,占地面积少;
(4)可同时回收有价值金属和去除有机物;
(5)兼具气浮、絮凝、杀菌作用。缺点是:耗电量高、电极板消耗大、处理成本高;低浓度时电流效率低、电位窗口不够宽;电极腐蚀、钝化以及失活,易发生浓差极化而产生结垢;沉淀的氢氧化物组成并不稳定,有重被溶解的可能,可能会引起二次污染。
4.展望
面对日益严重的环境污染问题,作为当今我国三大污染工业之一的电镀行业,企业只有实施清洁生产、节能减排,才能应对越来越大的环境压力,从而实现企业的可持续发展。当前电镀行业的主要环境问题是电镀废水污染,所以只有先解决好电镀废水处理问题,电镀企业才能提高自身市场竞争力,创造更多市场利润,同时承担企业应尽的社会责任。未来电镀废水处理的发展将着重以下四个方向:
(1)一体化技术是未来电镀废水处理技术的热点。电镀废水因企业和工艺的差异,仅使用一种废水处理方法往往有其局限性,达不到理想的效果。只有根据电镀废水的成分,应用多种处理技术的一体化技术,才能达到理想效果,同时根据系统工程原则,合理安排好每种处理技术之间的衔接。
(2)零排放技术必将是未来电镀废水处理技术发展的方向。电镀废水是放错位置的资源,实施循环经济、推行清洁生产,提高电镀物质、资源的转化率和循环利用率,从源头上实现绿色电镀技术,同时进行全过程控制,结合废水综合治理,使得电镀废水经处理后循环到电镀工艺流程中重新利用,从而不向周围环境排放电镀废水,最终实现电镀废水零排放。
(3)集中化也是未来电镀废水处理发展的一个趋势。目前我国的电镀企业点多面广,年电镀量超过100万m2的大型企业不足600家,电镀企业产生的浓电镀废水相对较少,而且较为分散,若每个电镀厂都建立达标的废水处理设备,必将给中小型电镀厂沉重的经济负担。从经济和环保的角度来看,可以考虑一个城市或一个地区集中回收,建立区域性的电镀废水的处理中心(类似城市污水处理厂),以降低电镀废水处理的单位费用。
(4)电化学法是未来电镀废水处理技术中的主力军辅助阳极电镀 原理,其最终发展的方向是价廉、高效、易操作。未来对电化学法的发展将着重三个方面的研究:①开发廉价、高效的电极,如采用非稀贵金属电极材料并应用圆柱形电极或立体电极刷;②设计新型的电解槽辅助卡盟,如流化床或多级串联电极装置;③推广脉冲电源在电化学法中的应用,完善脉冲电解技术,从而突破传统电化学法能耗较大的局限性,有效地降低能耗,大幅度提高电镀废水的处理效率。
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