废水中重金属的电化学原位减量研究

摘要

随着工农业生产的迅猛发展，各种重金属的使用和排放量日渐增多，对环境尤其是水环境造成严重影响。重金属一方面由于微生物毒性会对生物处理作用产生影响，另外大部分重金属在水处理过程中被转移到剩余污泥中，对污泥的资源化利用产生严重影响。因此，高效分离去除废水中的重金属以原位降低剩余污泥中的重金属含量，是含重金属废水处理研究中的关键问题。电化学修复技术具有不需要添加化学物质、二次污染少、可以控制污染物的流向等优点，在污染去除及环境修复中占有重要研究价值。本实验自制电化学处理装置，研究电化学处理对水体中重金属的去除效应。以人工配置的含铜、锌、锰和汞的混合重金属模拟废水，采用PbO2/Ti涂层电极作为反应阳极，系统研究了电流密度、溶液初始pH、电解质浓度等因素对电化学重金属去除效果的影响，从而得到本实验中处理混合金属离子的最佳条件为:电流密度为10mA/cm2、溶液初始pH为2.5-4.5、外加电解质浓度为0.2mol/L，对混合金属可以达到较高的去除效果;金属的性质不同，其去除效率不同，实验中所研究四种金属离子的去除先后顺序依次为:Hg＞Cu＞Zn＞Mn。适当延长电解时间有助于溶液中Mn和Zn的去除。
　　单元素电化学处理研究对比表明，不同金属的去除速率不同，在相似的条件下，水中单种金属的去除效率明显高于混合金属中该种金属的去除效率。多种金属的共存时，不同金属的迁移及沉积过程存在一定的竞争影响趋势。
　　动力学分析表明，当电流密度为20mA/cm2、溶液初始pH为2.53、外加电解质浓度为0.1mol/L时，锌的去除过程的反应速率常数为0.6960min-1;锰在电流密度为20mA/cm2、pH为3.55，电解质浓度为0.2mol/L时，其去除过程的反应速率常数为0.4901min-1，均遵循一级动力学反应特征。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 水体重金属污染概述

1．2．1 水体中重金属的来源

1．2．2 水体中重金属的存在形态

1．2．3 水体中重金属的危害

1．3 污水中重金属的处理方法

1．3．1 化学沉淀法

1．3．2 絮凝沉降法

1．3．3 吸附法

1．3．4 气浮法

1．3．5 离子交换法

1．3．6 膜分离法

1．3．7 电化学法

1．4 电化学技术基本原理及国内外研究现状

1．4．1 电化学技术基本原理

1．4．2 电化学技术处理污水中重金属的研究现状

1．4．3 影响电化学法处理废水的主要因素

1．5 本文的研究目的与研究内容

1．5．1 研究目的

1．5．2 主要研究内容

1．5．3 技术路线

第二章 实验材料和分析方法

2．1 实验材料

2．1．1 实验试剂

2．1．2 实验仪器

2．1．3 实验装置

2．2 样品的测定原理与分析方法

2．2．1 重金属离子测定方法

2．2．2 动力学反应模型的建立

第三章 电化学技术对混合重金属的去除研究

3．1．2 结果与讨论

3．2 溶液初始pH对各金属离子去除效果的影响

3．2．1 实验方法

3．2．2 结果与讨论

3．3 支持电解质浓度对各金属离子去除效果的影响

3．3．1 实验方法

3．3．2 结果与讨论

3．4 废水中重金属处理效果研究

3．5 本章小结

第四章 电化学技术对单一重金属的去除研究

4．1 实验装置

4．2 实验材料与方法

4．2．1 实验材料

4．2．2 实验方法

4．3 电化学对Mn2+去除及影响因素探究

4．3．1 电流密度对除Mn效果的影响

4．3．2 溶液初始pH对除Mn效果的影响

4．3．3 支持电解质浓度对除Mn效果的影响

4．3．4 不同初始浓度对除Mn效果的影响

4．3．5 不同阴极材料对除Mn效果的影响

4．4 电化学对Zn2+去除及影响因素探究

4．4．1 电流密度对除Zn效果影响

4．4．2 初始pH对除Zn效果的影响

4．4．3 支持电解质浓度对除Zn效果的影响

4．5 本章小结

结论

参考文献

致谢

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