电化学工艺处理：电镀废水和重金属废水

【中国环保在线 技术前沿】鉴于重金属废水浓度稀，成分复杂，处理达标要求又非常严格，传统的废水处理技术具有难以克服的缺点，主要表现为：处理剂使用量大、价格昂贵、反应不易控制、反应较慢、效果不理想、水质差、残渣不稳定、回收贵金属难。因此，重金属废水治理技术的研发，有下述几方面的发展方向。
目前，电镀废水、重金属废水处理的主要传统工艺一般有以下几种方法：化学加药沉降法、离子交换法、膜分离法和生化处理等。但这些传统的处理工艺很难达到提标后的排放要求，尤其是重金属和COD排放限值的要求，有的工艺即使可以实现重金属废水的达标排放，其投资成本和运行成本也给企业的生产经营造成很大压力。环境保护所面对的问题更加复杂，重金属废水治理已成为一个跨越环境工程学科的课题。
(1)对环境无影响药剂的代用品的开发和利用；
(2)无毒无害新型水处理药剂的开发和应用；
(3)物理处理新技术、生物处理新技术和计算机辅助应用技术的开发和应用；
(4)功效好、成本低的水处理技术和药剂的开发；
(5)加强各种水处理技术的综合应用等。
电化学法是近年发展起来的颇具竞争力的电镀废水、重金属废水处理方法。它利用电化学原理处理废水，具有如下优点：
①需添加任何氧化剂、絮凝剂等化学药品；
②既可单独处理又可与其他技术相结合，提高废水的可生化性；
③不会或很少产生二次污染；
④设备体积小，占地少，操作简便灵活。因此该法被称为清洁处理法。
电化学法处理重金属废水，系统运行成本明显降低，去除污染物的效果和企业经济效益显著，为实现重金属废水治理提供了一条有效途径。
目前电化学处理重金属废水工艺方法：
1电凝聚法：
利用电解氧化铁屑、铁板或铝板等生成Fe2˙Fe3+或Al3+，再形成Fe(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3等沉淀物，通过絮凝、沉降去除水中污染物。电凝聚法的新研究方向是周期换向的脉冲信号电凝聚，既具备高压脉冲电凝聚法的优点，又由于两极均可溶，更有利于金属离子与胶体间的絮凝作用，防止电极钝化。
2磁电解法：
在电解槽外加磁场构成电解体系对重金属废水进行电解的过程。其机理是重金属废水在电解时离子受到电场力和磁场力的共同作用，使其离子运动轨迹复杂化并降低浓差极化，促进电解过程的传质和电化学反应，提高电解效率。磁电解技术常常和其他电化学处理工艺相结合，以提高处理效果。
3电渗析法：
在直流电场的作用下，利用阴离子或阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子进行选择性透过，使阴、阳离子定向迁移，从而实现水体中的溶质与水分离。是一项比较成熟的膜分离技术，可处理电镀废水、冶金工业废水及其他含铜、铬离子的废水。电渗析在运转过程中，两极有电化学反应，电极腐蚀物聚集，电阻增大，电耗随之增加，所以必须向电极室通入较大流量的水以排除电极反应产生的腐蚀物。电渗析可分为单极性膜电渗析、双极性电渗析。传统的单机性膜存在电极耐久性欠佳及易发生堵槽等不足，因此目前研究热点是双极性膜电渗析。将双极性膜与单极性膜组合，是重金属废水处理工艺未来发展的新方向。
4电还原法：
用于重金属废水处理属于阴极还原法。其机理为阳极采用惰性电极，对废水进行电解，重金属离子在静电引力的作用下，向阴极迁移，从而在阴极表面发生沉积。该法技能去除溶液中的重金属离子，又能从废水中回收高纯度重金属。但一般重金属废水浓度低，采用传统二维电极电解时，电流密度小，电解效率低，电耗大。因此，传质问题也成为要解决的难点，各类传质的电化学反应器也成为研究重点。针对普通平板电极电还原较慢的缺点，固定床、流化床、四级连续流动电化学反应器已成为电还原法的研究方向。
5内电解法：
又称微电解。其机理是在电解槽中填充活性填料，当废水通过电解槽时，以废水为电解质媒介，活性填料就形成了原电池，通过填料表面发生的电化学反应和絮凝作用达到净化废水的目的。在微电解工艺中，常用反应材料为铁屑(铸铁屑、钢铁屑)或铝铁屑加入石墨或炭粒。探讨复合微电解技术的反应机理、过程动力学是目前该领域的研究重点。
6络合—超滤—电解集成技术：
为满足日益严格的环保要求，实现废水再生回用和重金属回收，可将电化学、络合、超滤等几种技术集成起来处理电镀废水、重金属废水，同时发挥各种技术的长处，实现对废水重金属离子的有效去除。