铁屑阳极电絮凝技术处理含Ni-EDTA废水的研究

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乙二胺四乙酸(EDTA)是电镀及线路板工业常用的一种的有机络合剂,易与镍形成稳定的Ni-EDTA络合物,该络合物毒性大,生物降解性差,能长期稳定存在。目前工业上普遍采用的化学沉淀法,是很难将其完全去除,使得镍离子难以达标,因此亟需研发出一种经济实用的Ni-EDTA处理技术。基于铁屑来源广泛,比表面积大和电絮凝技术(EC)协同了氧化还原、絮凝沉淀、物理吸附及电场效应等多种作用的优势,本研究构建了以铁屑填充PVC管为阳极,以石墨柱为阴极的电絮凝装置来处理含Ni-EDTA模拟废水。首先,采用批式实验优化不同影响因素对Ni-EDTA的去除效果;同时,深入探讨了Ni-EDTA电絮凝处理的反应特性,分析揭示了Ni-EDTA的电絮凝去除机理;最后,探索了不同阴离子对Ni-EDTA去除的影响。批式实验结果表明,空气曝气方式优于氮气曝气方式;电流越高,反应时间越长,越有利于TOC和Ni的去除,同时体系能耗增加;不同的温度和pH值下,较高的Fe(O)产物的生成,有利于絮体的吸附作用;铁屑阳极电絮凝处理含0.017mM/L Ni-EDTA的废水的优化结果为:0.2L/min空气曝气,0.5A电流,400kg/m3阳极填充密度,313 K温度,pH=3,在此条件下获得最大的TOC和Ni的去除(TOC:95.79%,Ni:94.30%)和最小比能耗(SECS:2.70×10-5kWh/mg(TOC))。将该装置用于实际废水处理,发现仍能取得较好的效果,且相比市面上的电絮凝装置的处理效果也要更好。在最优处理条件下,进行机理研究。铁屑SEM表明电解质Cl-具有点蚀和腐蚀作用,可增大阳极比表面积,防止钝化。絮体污泥(沉淀物)的沉降速率快,沉淀物密实,SV为17.3%,SVI为41.09m L/g。絮体的XRD表明沉淀物中的含有α-Fe2O3,FT-IR表明溶液中的EDTA主要以吸附作用沉淀下来。研究还发现Fe(Ⅲ)与Ni(Ⅱ)存在共沉淀作用,Fe(Ⅲ)能取代Ni-EDTA中的Ni(Ⅱ),从而将Ni从Ni-EDTA中释放。最后提出了Ni-EDTA去除的主要路径可能是吸附、共沉淀、转络、破络、氧化的协同进行。不同共存阴离子对Ni-EDTA去除的研究结果表明:当各共存离子浓度为5和10mg/L时,SO42-对Ni的去除没有影响,甚至有促进作用,其它离子存在不同程度的竞争吸附作用。影响度为:F->PO43->NO3->SO42-;当各共存离子浓度为20mg/L时,各离子影响程度不同。影响度为:PO43->F->NO3->SO42-
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