微电解法处理电镀废水的进展

    慧聪表面处理网：[摘要]综述了目前较受关注的微电解法处理电镀废水技术，详细分析了微电解技术处理含铬电镀废水的基本原理，并介绍了应用实例和工艺改进方面的研究。实践表明，在适当的控制下，微电解技术可以用来直接处理电镀废水，保证
出水达标排放。该技术投资少、处理成本低、操作简单，具有较好的推广应用价值。同时提出尚待解决的一些问题，并对微电解法处理电镀废水发展趋势作了展望。
     [关键词]微电解；电镀废水；微生物；内电解
    电镀废水一直是工业生产领域的一个重要污染源。电镀废水中污染物种类多、毒性大、危害严重、含有重金属离子或氰化物等，有些属于致癌、致畸或致突变的剧毒物质，对人类危害极大，电镀废水因镀件和工艺的不同，污染物的种类也不同，浓度差异也较大，成分复杂，不仅含有 Cr6+、Pb2+、Zn2+、Fe2+、Ni2+等大量的重金属离子，而且含有剧毒的 CN－[1]。另外，电镀废水含有大量的有价值金属，如果处理不当，排入自然体系既污染环境，又浪费资源。
     我国对电镀废水处理方法研究较早，先后经历化学法、离子交换法、气浮法、电解法、生物法等几个阶段，使电镀行业污染得到了有效控制。但这些方法存在着或处理污染物种类单一、工艺复杂、投资费用高，或需投加化学药剂、污泥量大、处理费用高等缺点。因此一种能处理多种重金属污染物、处理费用低、投资少的微电解技术应运而生。微电解技术，又称为内电解、铁还原、铁碳法、零价铁法等技术，是被广泛研究与应用的一项废水处理技术[2-6]。
    1 微电解技术原理
    1.1 基本原理
     微电解技术是采用工业铸铁屑为原料，利用微电池腐蚀原理所引起的电化学、化学反应和物理反应(包括氧化－还原、置换、絮凝、吸附、共沉、过滤等诸多原理)综合作用，去除水中重金属的一门技术。在整个反应塔中介质分为三层：氧化－还原主反应层、絮凝层和过滤层[7]。
      微元腐蚀电池是由于金属表面的电化学不均匀性，在金属表面出现许多微小的电极，从而形成微电池。微电池反应是一个短路原电池发生的过程，电子回路短接，电流不对外作功，电子自耗于微电池的阴极还原反应中。铸铁中碳质量分数为2.0 %～6.67 %，并含有硅、锰、硫等杂质，铸铁实际上是铁、碳、硅的合金。微电解技术主要利用铸铁屑表面化学成分不均匀及金属组织不均匀性构成的微电池。当铸铁屑浸沫在电解质溶液(含 Cr6+，Cu2+，Ni2+，Zn2+废水)中时，由于不同相之间存在电位差，因而在铸铁表面形成了无数以铁为阳极，碳化铁，硅和其他杂质为阴极的微小腐蚀电池。在电解质即阴极去极化剂作用下(含 Cr2O72- 溶液)，反应会大大加快，又由于铸铁屑疏松多孔、表面积大使反应迅速完成，氧化–还原主反应层是微电解技术的核心。
    1.2 原理分析
    整个微电解反应塔在处理含铬废水过程中，根据反应情况可分为氧化–还原反应层、絮凝层、过滤层三部分。
    1.2.1 氧化–还原反应层
    (1)电化学腐蚀热力学因素
    反应式及标准电极电位如下：
    Fe－2e→Fe2+ φθ(Fe2+/Fe)=-0.44 V                   (1)
    Cr2O7+14H++6e→2Cr3++7H2O φθ(Cr2O72- /Cr3+)=1.33 V (2)
                                 
    标准电动势：Eθ=φθ(Cr2O72- /Cr3+)－φθ(Fe2+/Fe)=1.77 V，由Nernst 方程，平衡电动势：E=Eθ－(RT/nF)lnQ=1.27 V，平衡电动势是电化学反应的推动力。
    (2)电化学腐蚀动力学因素
    Icorr=Ecorr/R=+∞，其中 R(电阻)→0(短路原电池)

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