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污泥中重金属离子的电动力学去除方法

近些年,在我国对大城市环保治理幅度持续增加,合理缓解了污水环境污染对水环境治理导致的工作压力, 但废水治理全过程中造成的很多含有氮、磷(P)、有机化合物、金属镉等的剩下淤泥,因解决与处理不善, 产生污染,导致資源奢侈浪费。剩下淤泥中含有的金属镉是限定淤泥运用的关键阻碍。电动力学除去技术性是近年来兴盛的这种金属镉正离子(heavy metal ion)除去方式, 该方式填补了微生物修补和有机化学修补等方式的不够。

文中简述了世界各国电动力学除去技术性的科学研究现况及其危害电动力学除去技术性的关键要素, 表明了运用电动力学除去技术性除去剩下淤泥中的金属镉正离子的可行性分析,并强调了将来电动力学除去技术性的重中之重研究内容。

1 电动力学除去技术性的基本原理

在代, Acar等和A lshaw abkeh等依次小结了电动力学除去技术性的基本概念, 并创建起金属镉正离子在静电场功效下的转移基本实体模型。在淤泥中插进电级, 释放直流稳压电源后产生静电场, 淤泥中的金属镉正离子在交流电场功效下定项转移, 含有在电级地区。可根据电镀工艺、抽出来等方式将其除去。电动力学除去全过程中金属镉正离子的转移原理有电渗流、电转移和电泳等方式。

2 电动力学除去技术性的关键危害要素

2. 1 金属镉正离子的形状遍布对电驱动力技术性除去技术性的危害

剩下淤泥中的金属镉正离子要以可互换正离子态、碳(C)酸盐结合态、铁锰空气氧化(oxidation)物结合态、硫化物及有机化学结合态和沉渣态等5种形状(pattern)存有, 在其中以可互换正离子态、碳酸盐结合态存有的金属镉正离子最易被电动力学除去技术性去除, 而有机化学结合态和沉渣态存有的金属镉正离子较难除去, 袁华山等和Kim等的科学研究也证实了这一点儿。但在很长的电解法時间(5~7d) 、较低的pH(2~6)标准下, 淤泥中平稳态的金属镉正离子也可以被除去。

2. 2 水解反应(Hydrolysis)造成的pH转变对电动力学除去技术性的危害

电驱动力技术性全过程中关键的电极反应见式(1)和式(2)。

阳极氧化(anode)反映 2H2O - 4e- O2 4H  Eo = - 1. 229 V (1)

阴极反映 2H2O 2e- 2H 2OH -  Eo = - 0. 828 V (2)

阴极造成的OH-产生碱区, 阳极氧化造成的H 产生酸区,在两方面中间就产生了pH突然变化区, 促使正离子导电率能骤降,必定严重危害金属镉正离子(heavy metal ion)的除去高效率。另加强酸强碱开展酸值调整可改进水电解产生的危害。另一个在阴极与淤泥中间置放正离子目的性穿透膜,仅容许正离子及极少数阳离子根据,可把阴极电解法造成的绝大多数OH-限定在膜挨近阴极的地区,而正离子则能够越过膜, 进而提升金属镉正离子的去除率。

2. 3 电极极化对电动力学除去技术性的危害

电极极化状况会造成电流强度减少(reduce),进而减少淤泥中金属镉正离子的去除率。造成电极极化的缘故将会有:(1)活性电极化,在电动力学除去技术性中造成的汽体(H2和O2)遮盖在电级表层, 这种汽体是优良的绝缘层(insulated)体,使电导性降低,电流量减少;(2)电阻器电极化,在电动力学除去技术性除去金属镉正离子的全过程中, 阴极(cathode )表层产生一层层乳白色的膜,进而减少电流强度;(3)浓差极化,阴极造成的OH-和阳极氧化造成的H 分别向极性反过来的电级转移,假如造成的强酸强碱未立即中合,则会使电流强度减少。Acar等在阴极添加硫酸等酸碱性水溶液, 阳极氧化添加氢氧化钙等偏碱水溶液,调整pH约为2~6,可让金属镉正离子的去除率提升。

2. 4 另加化学药品对电动力学除去技术性的危害

2. 4. 1 另加酸

操纵物质pH是电驱动力技术性除去技术性的重要。试验说明,调整阳极氧化pH可推动阳极氧化周边环境污染化学物质的融解和转移。在酸碱性标准下,金属镉正离子(metal ion)由平稳态向不平稳态转换,在电动力学的功效下可让金属镉正离子的去除率提升。一起微生物菌种细胞结构遭受毁坏,也有益于提升金属镉正离子的去除率。

另加酸能用强氧化剂也能用柠檬酸。柠檬酸是可降解、绿色制造的化学药品, 能促进空气污染物融解于水看中,有益于空气污染物的除去。但柠檬酸的过多应用也会造成淤泥阳离子增加而减少Zeta电位差,立即危害电渗流的尺寸乃至电渗流方位。

2. 4. 2 另加螯合剂

向淤泥中添加螯合剂能鳌合金属镉正离子,使金属镉正离子由有机化学态、沉渣态转移至高效液相, 进而提升金属镉正离子去除率。Popov等的试验得出结论,以螯合剂乙二胺四乙酸和羟基乙叉二膦酸做为强化剂开展电动力学除去技术性修补对照实验,电渗流抗压强度各自超过5.2mL/h和5.6mL/h,为对比值(1.8 mL/h)的3倍上下。

2. 5 工作电压、电流量对电驱动力技术性除去技术性的危害

工作电压是电驱动力技术性的驱动力。基础理论上工作电压越高,全过程的驱动力越大, 越有益于金属镉正离子的除去,但工作电压过高, 会出現电极极化状况,反倒使金属镉正离子的除去高效率降低。电流强度越高,造成的酸越大,越有益于提升空气污染物的除去速度,但耗能与电流强度的平方米正比, 因而电流强度越高, 耗能越大。袁华山等和周碧青等的试验得出结论,工作电压系数为0.5~5.0V/cm、电流强度为10~100mA/cm2 时,金属镉正离子的去除率。

3 电动力学技术性除去淤泥中金属镉的可行性方案

电动力学除去技术性是在静电场功效下使可转移的金属镉正离子(metal ion)从阳极氧化向阴极转移, 并在阴极室含有,以超过除去目地。剩下淤泥中金属镉正离子的存有形状对金属镉正离子的转移有挺大危害, 融解态和可互换正离子态的金属镉正离子迁移性好、在静电场功效下去除率高,而有机化学结合态和沉渣态的金属镉正离子去除率较低,在另加酸、碱、螯合剂等化学药品功效下能够转换为可互换正离子态而被去除,淤泥中金属镉正离子总去除率达到34%~95%,历经电动力学除去技术性解决的淤泥中金属镉正离子含水量均小于GB4284—1984《农用车淤泥中空气污染物操纵规范》中要求的限制值。

4 结束语

电驱动力技术性除去技术性可以完全修补被工业污染的淤泥。进行剩下淤泥的电动力学除去技术性科学研究,不但能够清除将会造成的污染,可以合理安排含有营养成分的剩下淤泥,使資源获得灵活运用,对社会发展、经济发展和生态环境保护都具备关键的实际意义。

电动力学除去技术性尽管历经很多的科学研究获得了必须的进度,对其规律性拥有必须的了解,但使其真实迈向具体运用,也有很多难题急需解决:(1)怎样合理减少修补時间、减少耗能、提升电级的使用期;(2)怎样更合理地处理电极极化难题,提升电动力学除去高效率;(3)怎样合理收购从淤泥中转移或堆积的金属镉,并多方面运用。