電化學(xué)工藝處理電鍍廢水和重金屬廢水
?目前，電鍍廢水、重金屬廢水處理的主要傳統(tǒng)工藝一般有以下幾種方法：化學(xué)加藥沉降法、離子交換法、膜分離法和生化處理等。但這些傳統(tǒng)的處理工藝很難達到提標(biāo)后的排放要求，尤其是重金屬和COD排放限值的要求，有的工藝即使可以實現(xiàn)重金屬廢水的達標(biāo)排放，其投資成本和運行成本也給企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營造成很大壓力。環(huán)境保護所面對的問題更加復(fù)雜，重金屬廢水治理已成為一個跨越環(huán)境工程學(xué)科的課題。
鑒于重金屬廢水濃度稀，成分復(fù)雜，處理達標(biāo)要求又非常嚴(yán)格，傳統(tǒng)的廢水處理技術(shù)具有難以克服的缺點，主要表現(xiàn)為：處理劑使用量大、價格昂貴、反應(yīng)不易控制、反應(yīng)較慢、效果不理想、水質(zhì)差、殘渣不穩(wěn)定、回收貴金屬難。因此，重金屬廢水治理技術(shù)的研發(fā)，有以下幾方面的發(fā)展方向：
(1)對環(huán)境無影響藥劑的代用品的開發(fā)和利用；
(2)無毒無害新型水處理藥劑的開發(fā)和應(yīng)用；
(3)物理處理新技術(shù)、生物處理新技術(shù)和計算機輔助應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用；
(4)功效好、成本低的水處理技術(shù)和藥劑的開發(fā)；
(5)加強各種水處理技術(shù)的綜合應(yīng)用等。
電化學(xué)法是近年發(fā)展起來的頗具競爭力的電鍍廢水、重金屬廢水處理方法。它利用電化學(xué)原理處理廢水，具有如下優(yōu)點：①無需添加任何氧化劑、絮凝劑等化學(xué)藥品；②既可單獨處理又可與其他技術(shù)相結(jié)合，提高廢水的可生化性；③不會或很少產(chǎn)生二次污染；④設(shè)備體積小，占地少，操作簡便靈活。因此該法被稱為清潔處理法。電化學(xué)法處理重金屬廢水，系統(tǒng)運行成本明顯降低，去除污染物的效果和企業(yè)經(jīng)濟效益顯著，為實現(xiàn)重金屬廢水治理提供了一條有效途徑。
1、目前電化學(xué)處理重金屬廢水工藝包括以下方法：
（1）電凝聚法：利用電解氧化鐵屑、鐵板或鋁板等生成Fe2·Fe3+或Al3+，再形成Fe(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3等沉淀物，通過絮凝、沉降去除水中污染物。電凝聚法的最新研究方向是周期換向的脈沖信號電凝聚，既具備高壓脈沖電凝聚法的優(yōu)點，又由于兩極均可溶，更有利于金屬離子與膠體間的絮凝作用，防止電極鈍化。
（2）磁電解法：在電解槽外加磁場構(gòu)成電解體系對重金屬廢水進行電解的過程。其機理是重金屬廢水在電解時離子受到電場力和磁場力的共同作用，使其離子運動軌跡復(fù)雜化并降低濃差極化，促進電解過程的傳質(zhì)和電化學(xué)反應(yīng)，提高電解效率。磁電解技術(shù)常常和其他電化學(xué)處理工藝相結(jié)合，以提高處理效果。
（3）電滲析法：在直流電場的作用下，利用陰離子或陽離子交換膜對溶液中陰、陽離子進行選擇性透過，使陰、陽離子定向遷移，從而實現(xiàn)水體中的溶質(zhì)與水分離。是一項比較成熟的膜分離技術(shù)，可處理電鍍廢水、冶金工業(yè)廢水及其他含銅、鉻離子的廢水。電滲析在運轉(zhuǎn)過程中，兩極有電化學(xué)反應(yīng)，電極腐蝕物聚集，電阻增大，電耗隨之增加，所以必須向電極室通入較大流量的水以排除電極反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕物。
電滲析可分為單極性膜電滲析、雙極性電滲析。傳統(tǒng)的單機性膜存在電極耐久性欠佳及易發(fā)生堵槽等不足，因此目前研究熱點是雙極性膜電滲析。將雙極性膜與單極性膜組合，是重金屬廢水處理工藝未來發(fā)展的新方向。
（4）電還原法：用于重金屬廢水處理屬于陰極還原法。其機理為陽極采用惰性電極，對廢水進行電解，重金屬離子在靜電引力的作用下，向陰極遷移，從而在陰極表面發(fā)生沉積。該法技能去除溶液中的重金屬離子，又能從廢水中回收高純度重金屬。但一般重金屬廢水濃度低，采用傳統(tǒng)二維電極電解時，電流密度小，電解效率低，電耗大。因此，傳質(zhì)問題也成為要解決的難點，各類高效傳質(zhì)的電化學(xué)反應(yīng)器也成為研究重點。
針對普通平板電極電還原較慢的缺點，固定床、流化床、四級連續(xù)流動電化學(xué)反應(yīng)器已成為電還原法的研究方向。
（5）內(nèi)電解法：又稱微電解。其機理是在電解槽中填充活性填料，當(dāng)廢水通過電解槽時，以廢水為電解質(zhì)媒介，活性填料就形成了原電池，通過填料表面發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)和絮凝作用達到凈化廢水的目的。在微電解工藝中，常用反應(yīng)材料為鐵屑（鑄鐵屑、鋼鐵屑）或鋁鐵屑加入石墨或炭粒。探討復(fù)合微電解技術(shù)的反應(yīng)機理、過程動力學(xué)是目前該領(lǐng)域的研究重點。
（6）絡(luò)合—超濾—電解集成技術(shù)：為滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，實現(xiàn)廢水再生回用和重金屬回收，可將電化學(xué)、絡(luò)合、超濾等幾種技術(shù)集成起來處理電鍍廢水、重金屬廢水，同時發(fā)揮各種技術(shù)的長處，實現(xiàn)對廢水重金屬離子的最有效去除。