电去离子技术净化电镀漂洗水与浓缩回收重金属

摘要

电镀废水有毒有害物质种类多，毒性大，是重点关注的工业废水之一。电镀漂洗废水水量大，重金属浓度低，难于处理，成本高。重金属可进入食物链，经生物富集，最终会达到食物链顶端被人吸收，在人体积累造成慢性中毒，严重危害人体健康。电镀废水处理方法主要有化学法、蒸发浓缩法、生物法、吸附法、离子交换法、膜分离法等。这些方法各有优势，但也存在明显不足。化学法产生大量的污泥难以处理，出水含盐量高，难以回用；蒸发浓缩法需要很高的能耗，经济性差；吸附法的吸附剂吸附容量较小，吸附速率较低，吸附饱和后再生困难；离子交换法需要使用大量酸碱再生，操作不便，成本较高，而且再生后会产生二次污染和污染物再处理的问题；膜分离法处理低浓度废水时效果不佳，而且能耗较高；电渗析法易产生浓差极化现象，能耗高。综上所述，现有的这些方法在处理低浓度的电镀废水时，很难同时满足达标排放、回收重金属和节能经济的目的。本文系统的研究了电去离子技术(EDI)对电镀漂洗废水中铜、锌阳离子的去除；在优化后的运行参数下，考察了废水中共存阳离子的影响和脱除；EDI技术对废水中氯离子、硫酸根阴离子的去除；考察了废水中共存阴离子的影响和脱除；考察了铜、锌焦磷酸根络合阴离子的脱除以及EDI直接对实际电镀漂洗废水的处理。结果表明：
　　 ①原水浓度为50mg/L，电压为30V时，浓水中铜离子浓缩倍数可达10.9倍；出水浓度已很难检出，脱除率在98.3～99.0％之间，电流效率为18.0％～21.8％；锌离子浓缩倍数可达10.29倍；出水浓度为0.875mg/L～1.721mg/L，脱除率介于96.56～98.3％之间，出水电导率为43.5～69.6μs/cm，电流效率为15.75％～21.30％。这说明EDI技术在处理含铜、锌废水时可达到浓缩金属离子和净化废水的目的。
　　 ②考察了EDI装置中共存阳离子的影响和脱除。装置运行15.5h，出水中各重金属离子浓度均很低，去除率大于99.9％。共存阳离子对铜、锌离子的去除和浓缩没有影响，这说明EDI能够对废水中多种重金属离子存在下的同时脱除。
　　 ③电压在30V时，氯离子浓缩倍数可达14.07，脱除率介于80％～88％之间；出水电导率为43.5～69.6μs/cm； SO42-出水浓度在2.34～2.75mg/L之间，浓缩倍数可达19.62。这说明EDI技术能有效去除废水中的氯离子、硫酸根离子。
　　 ④考察了EDI装置中共存阴离子的影响和脱除。装置运行7h后，离子的脱除率在94.52％～98.6％之间。共存阴离子的脱除率都很高，对脱除没有影响，出水中各阴离子浓度均很低，处理效果良好。这表明EDI技术可同时脱除多种阴离子。
　　 ⑤考察了EDI技术脱除废水中的[Cu(P2O7)2]6-，[Zn(P2O7)2]6-络合阴离子。装置运行12h后，铜的脱除率为96.88％；锌的脱除率为88.23％。[Cu(P2O7)2]6-，[Zn(P2O7)2]6得到了良好的脱除。
　　 ⑥考察了EDI装置直接对杭州某电镀厂漂洗废水的处理，装置运行14小时后，铜浓度为611.2mg/L，浓缩倍数为16.72；镍浓度为517.99mg/L，浓缩倍数为22.23；锌浓度为13.53mg/L，浓缩倍数为38.9，铜、镍、锌的去除率达到了99.9％。这反映EDI装置能有效净化电镀漂洗废水，去除和浓缩重金属。

目录

文摘

英文文摘

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致谢

第一章绪论

1.1研究背景

1.2研究目的

第二章文献综述

2.1电镀废水概述

2.1.1电镀废水的来源

2.1.2电度废水的危害性

2.1.3电镀废水特点及电镀废水排放标准

2.2电镀废水处理方法选择

2.2.1化学法

2.2.2蒸发浓缩法

2.2.3生物法

2.2.4吸附法

2.2.5离子交换法

2.2.6膜分离法

2.2.7电去离子技术

2.2.8电镀废水处理方法的比较

2.3本章小结

第三章 实验部分

3.1实验装置

3.2实验器材

3.2.1试剂

3.2.2仪器

3.2.3离子交换树脂

3.2.4离子交换膜

3.2.5电极及电极液

3.2.6实验废水的配制

3.3评价指标

3.4分析方法

3.4.1铜离子的测定

3.4.2锌离子的测定

3.4.3氯离子的测定

3.4.4硫酸根的测定

3.4.5钾、钠、钙、镁、铜、镍、锌、隔、铁、铬离子同时测定

3.4.6氯离子、亚硝酸根离子、硝酸根离子、硫酸根离子、磷酸二氢根离子同时测定

3.4.7化学耗氧量(COD)的测定

第四章铜、锌阳离子及共存阳离子的脱除

4.1 EDI技术对含铜离子废水的处理

4.1.1外加电压对含铜废水处理实验的影响

4.1.2原水pH对含铜废水处理实验的影响

4.2 EDI技术对含锌离子废水的处理

4.2.1外加电压对含锌废水处理实验的影响

4.2.2原水pH对含锌废水处理实验的影响

4.2.3进水流量对含锌废水处理实验的影响

4.3废水中共存阳离子的影响与脱除

4.4本章小结

第五章 阴离子及共存阴离子的脱除

5.1 EDI技术对含氯离子废水的处理

5.1.1外加电压对含氯废水处理实验的影响

5.1.2原水溶液浓度对含氯废水处理实验的影响

5.1.3原水进水流量对含氯废水处理实验的影响

5.1.4原水pH对含氯废水处理实验的影响

5.2废水中共存阴离子的影响与去除

5.3本章小结

第六章铜、锌焦磷酸根络合阴离子的脱除

6.1前言

6.2实验条件

6.2.1原废水的配置

6.2.2 ICP-MS测定铜、锌

6.3实验结果与讨论

6.4本章小结

第七章 电镀漂洗废水的浓缩回收

7.1前言

7.2实验条件

7.3实验结果与讨论

7.4本章小结

第八章结论及展望

8.1结论

8.2今后工作的展望

参考文献

作者简介