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摘要：电镀废水中的重金属对人体及环境具有巨大的危害，对电镀废水中的重金属元素进行处理十分重要。本文通过实验，对电絮凝处理含铬镍电镀废水的实验进行了介绍，并分析了实验的结果，以望能为有关需要提供参考。
关键词：电镀废水；处理；实验分析
0 引言
随着我国工业的快速发展，电镀行业作为全球三大污染工业之一，也得到了巨大的发展，其产生的电镀废水也日益增多。由于电镀废水中含有大量的重金属等污染物，成分复杂，对人体及环境具有极大的危害，并且常规方法在处理电镀废水中都存在着巨大的缺陷，而电絮凝处理电镀废水处理效果显著，可行性强。因此，分析其处理含铬镍电镀废水的实验十分必要。对此，笔者进行了相关介绍。
1 实验材料及方法
1.1 实验用水
实验所用的电镀废水主要水质如表1所示，实验中在2～9范围内调整pH值和在0～30mg/L范围内调整镍、铬离子的浓度，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
实验所用装置如图1所示，其中电絮凝反应槽由有机玻璃加工（10×10×12cm）；电絮凝的阴极为铁电极，阳极为铝电极，规格为10cm×10cm；电絮凝所用电源为稳压直流电源。每次实验时取0.85L于反应槽中，以NaOH或H2SO4调节废水的pH值。每次实验过程中，分别对废水的pH、Cr、Ni进行分析。
2 结果
2.1 pH值的影响
采用电流密度2.0A/dm2，电解时间30min，考察废水pH值的影响，结果如图2所示。初始pH值大于4时，电絮凝对镍的去除效果在电解15min之后可以达到90%以上。同样的条件下，对Cr的去除率则仅为80%左右。并且在pH为4-8时，pH值对Cr的去除效果没有影响。当初始pH大于8时，Cr的去除率会明显下降到58%，而Ni的去除率则仍保持在90%上。当pH小于4时，2种离子的去除率均小于55%。很多研究均指出当pH小于4或大于8时会影响电絮凝对污染物的去除效果，其原因为Al（OH）3的两性特点，当pH低于4时铝离子以Al3+的形式存在，当pH较高时，则会以Al（OH）4-，在这种情况下Al离子则不会产生污染物去除的效果。当初始pH在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的高去除率可能是因为在pH6-7时的Al（OH）3的作用结果。而对铬时，pH为8-10时，二价铬离子会转化成可溶铬（CrO42-）离子，所以其去除率较低。
电流密度对电絮凝效果的影响较大，因为其不仅决定了Al离子的产生量，而且影响气泡产生量与气泡大小。实验中保持污染物浓度恒定以及pH为6，在1-4A/dm2的范围内调整电流密度，电流密度和通电量的影响如图3和4所示。可以看出，金属离子的去除率随电流密度的增大而增大。最大电流密度4A/dm2时，Cr和Ni的最大去除率可以达到90%以上。这一现象主要是因为电流密度的增大会在废水中产生更多的混凝离子与气体，从而导致更好的污染物去除效果与速率。根据Faraday定律，Al离子的产生可以根据下式进行计算：
（3-1）
其中：I表示电流密度A/dm2，t是反应时间min，M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（96486C/mol）。
另外，Khosla等的研究表明气泡尺寸会随电流密度的增大而减小，这有利于对污染物的去除。然而，随反应时间延长，铝离子和所需的通电量会增大，而通电量只有保持在较低的水平时才能降低处理费用。为了优化处理效果，需要优化通电量才能取得更好的处理效率。根据Faraday计算的结果如图5所示，可以看出镍的去除速率比Cr更快，单位体积电量在9mF/L时，可以保证Ni的去除率在90%以上，而对Cr则需要达到55mF/L。并且，Holt等[5]和Adhoum等的研究均表明，在电流密度为0.8-4.8A/dm2时，电絮凝去除Cr时需要大一些的通电量。在较高的电流密度下，气泡强度及其上升速度会增大，并且因为气浮的作用从而会促进絮凝的效果。从而，絮凝剂与污染物之间的碰撞会减少。然而，当处理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
调整Cr和Ni的初始浓度为5、10、20、30mg/L，分别测定初始浓度与反应后浓度，结果如图6、7所示。初始浓度越高，则电絮凝对该污染物的去除效果越差，从而导致通电量的显著增大，才能保证废水中污染物达到排放标准的要求。由图8可知，随初始浓度的变化，通电量呈线性增长的趋势，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。并且，要将铬污染物去除到可接受的浓度水平需要的通电量比镍更高，这也进一步证实电絮凝对铬的去除效率比镍更差的事实。所以，如果要有效去除废水中的铬，则需要更长的电解时间。所以，将镍从30mg/L去除到0.5mg/L以下仅需要15分钟的电解时间，而将铬30mg/L降到1mg/L以下则需要近1h的时间。
3 结语
综上所述，含铬镍电镀废水对环境及人们的身体健康具有极大的危害，因此，对含铬镍电镀废水的处理十分必要。通过本文的实验，分析结果可知电絮凝技术处理含铬镍电镀废水具有良好的效果，适合在电镀行业中推广应用。在电镀废水处理时，要采取科学可行的处理工艺设计方案对电镀废水进行处理，保证出水质量符合相关规定的标准。
参考文献：
[1]谭超雄，曾晨辉，梁继业，张燕厚.电絮凝处理含铜铬电镀废水的研究[J].山东化工.2015（13）
[2]张条兰，方秀苇，席会平.电絮凝法处理电镀废水中的铜、镍、铬[J].山东工业技术.2015（17）
论文作者:黄俊鹏
论文发表刊物:《基层建设》2017年5期
论文发表时间:2017/6/23
标签：絮凝论文; 废水论文; 污染物论文; 离子论文; 电流论文; 密度论文; 电量论文; 《基层建设》2017年5期论文;