微电解技术在工业废水处理的应用 摘要:当前微电解技术在工业废水处理中应用非常广泛,能够有效处理氨氮、总磷、总氮、苯胺和重金属等物质,让污水达到排放标准,避免对环境造成破坏。本文首先简述了铁碳微电解的原理,然后分析了微电解技术在印染废水、化工废水和重金属离子废水等方面的具体应用情况,最后通过实验验证了微电解技术处理含铬离子工业废水的效果。

关键词:微电解技术;工业废水处理;应用

在我国经济快速发展的过程中,工业废水排放量也与日俱增,超过了重污染水量的70%,为环境带来了极大的破坏。工业废水成分非常复杂,可生化性差,含有大量的COD、盐分及有毒物,不同工业废水中污染物存在形态有很大差异。针对工业废水中含有氨氮、总磷、总氮、苯胺和重金属等物质,通过利用微电解技术达到有效果处理,满足污水排放标准。

1铁碳微电解原理

铁碳微电解也叫做内电解和零价铁法,由铁屑与活性炭、焦炭等惰性碳形成原电池,并包括氧化还原、电富集、物理吸附及絮凝沉降等作用。铁碳微电解除了能够有效将工业废水中部分难降解物质去除以外,还能够让部分有机物形态与结构发生变化,有着工艺简单与操作方便等优点。微电解技术运用金属腐蚀的原理,通过形成原电池来处理工业废水,其在不通电的条件下,利用废水中填充的微电解材料形成的高低电位差,实现对废水的电解处理,从而让有机污染物得到降解。这里面铁为阳极、碳为阴极,以下为具体电极反应:阳极:Fe-2e→Fe2+E0(Fe2+/Fe)=0.44(V)阴极:4H++4e→2[H]→2H2E0(H+/H2)=0.00(V)处于中性与偏酸性条件下,微电解剂本身与其形成的新生态[H]、Fe2+等,与工业废水内各组分产生氧化还原反应。如可以将有色废水内有色物质的发色和助色基团破坏,并断链,能够脱色,让CODcr减少,实现可生化性提升,并氧化金属离子,让毒性得到控制。活性炭可以成为原电池阴极进行电极反应,也具备还原吸附的功能,因为电池电极周围会产生电场效应,在电场作用下溶液内带电粒子会定向移动,在电极上附积,让水中污染物得到去除。

2微电解技术在工业废水处理中的应用分析

2.1印染废水处理

纺织行业生产中会形成大量废水,由染料、中间体生产行业中的各种产品、结晶母液和生产期间流失的物料构成,具备成分复杂、PH变化范围大和COD及固体悬浮物浓度高等特点。在印染废水中应用微电解处理技术时,通过二价和三价铁离子水解形成铬离子混凝废水中的还原性物质,并沉淀与还原硫化染料。活性炭具备较强吸附能力,可以对废水内溶解的污染物进行吸附,且阴极形成氢离子、氧离子可以对废水酸碱度进行调节,并与废水内一些组分形成氧化还原反应,不仅去除了水色度,还让废水可生化性得到提升。

2.2化工废水处理

化工废水在COD、色度和盐度等方面都较高,含有大量的难以降解的化合物,且毒性也很大。化工废水内包括硝基苯类、酚类和氯代苯类化合物,这要求我们用到多种处理方法,如沉淀、气浮、吸附、过滤和混凝、氧化等,尤其是要注重对微电解技术的应用,让化工废水得到高标准、高质量的处理。

2.3重金属离子废水的处理

弱碱性条件下应用微电解技术,微碳粒和铁屑表面有较高活性,可以对废水内多种金属离子进行吸附和去除。同时铁离子非常活跃,可以把金属活动顺序表内排在铁后面的金属置换,以沉淀形式处于铁金属表面,此时其他具备较强氧化性的化合物、离子等也将被二价、三价铁离子还原成毒性小的状态[1]。接下来铁离子和重金属离子络合产物的反应,将产生沉淀。

3微电解技术处理工业废水中的铬离子实验

3.1材料与装置

应用铁碳微电解技术处理工业废水中的铬离子,主要用到铁屑、惰性碳和少量的酸等原材料,这种方法不仅材料非常简单,且成本也不高。如图1所示,为铁碳微电解技术处理工业废水中的铬离子过程,实验中不用设置其他特殊装置,但会用到过滤网和废水收集池等。图1:铁碳微电解技术处理工业废水中的铬离子过程

3.2工业废水的水质分析

要重点关注含铬工业废水的水质情况,必须在掌握含铬工业废水水质的条件下,才能有效应用铁碳微电解技术进行处理,这样才能将工业废水的污染性确定下来,清楚其中各污染物含量状况。通常来说在电镀期间会让废水中铬含量增加,第一,主要在清洗期间出现废水,电镀的时候为避免对下一种溶液带来污染,或者是制成品中出现很难清除的杂质,此时需要进行清洗[2]。第二,电镀的过程中通过对溶液的更换会形成废水,废水中除了铬离子还有其他金属离子。若是废水在未经处理的前提下直接向农田排放,不仅会影响农作物的正常生长,还会为鱼类造成巨大危害,并导致牲畜与乳制品质量降低,甚至威胁着人们的身体健康,这要求在工业废水处理中,必须在铬含量达标的情况下方可排放。

3.3各金属离子含量的测定

由含铬工业废水水质状况可知,其中也包括很多其他金属离子杂质,因此还不需要测定废水中各金属离子的含量。微电解中重金属离子被氧化还原反应和胶体絮状物、吸附及铁氧体络合沉淀作用去除,由实验能够得出,当PH值与水环境条件较好时,应用铁碳微电解技术能够综合处理含铬、镍等重金属的工业废水,并让最终处理结果满足相关标准规定[3]。同时应用微电解技术,还能够处理一定浓度内含有二价铜离子、锌离子、镍离子和铬离子的混合溶液,并结合各金属实际性质来测定其含量。

3.4结果与讨论

将100kg含有六价铬离子浓度为100mg/L的工业废水排放至废水池内,通过上述装置与实验过程来处理,在处理后对工业废水中六价铬离子浓度进行测量,满足0.2mg/L标准后进行排放。用铁碳微电解技术处理含铬的工业废水后,再结合实验情况对实验结果作出讨论与分析。(1)铁碳微电解技术处理Cr(V1)的情况。通过铁碳微电解技术处理含铬工业废水,在六价铬离子的处理上可以获得较好的效果,当工业废水内铬离子浓度为100mg/L,实验后铬离子浓度降低至0.2mg/L,通过这种处理方法达到了排放标准。在整个实验的过程中,对铬离子进行处理时不会造成二次污染,处理后有害物质以沉淀形式被过滤。(2)铁碳微电解技术处理其他金属离子的情况。在工业废水处理中应用微电解技术,还能够有效处理其中的锌离子、镍离子和铜离子等重金属离子,上述重金属离子化学性质较为懒惰,极易形成沉淀被过滤清除[4]。当工业废水内锌离子含量是2.9mg/L、铅离子含量是1.5mg/L时,且温度在35-45℃范围内,那么利用微电解技术在锌、铅等去除率上超过了99%,可见其对工业废水中其他金属离子也有较好的去除效果。(3)进出水中总铁量的变化情况。进出水中总铁量通常有着很大的变化,要想将进水中的各金属离子去除,溶液铁离子的含量较多,但是进出水中铁离子都与容易内其他物质出现了反应,并以沉淀形式析出,导致出水内铁离子含量较低。

4结语

总之,工业废水的污染性和毒性较大,这要求我们不断提升处理的标准,确保符合污水排放的规定。而微电解技术作为一种处理工业废水中氨氮、重金属等的先进方法,只有科学合理应用到实际中,才能保证废水处理质量得到提升。今后我们还要继续深入研究污水治理技术,不断提升微电解技术水平,能够与污水处理技术实现优势互补,确保在提升污水处理治理的基础上,能够让微电解技术在更大范围内应用。

参考文献:

[1]刘素梅.工业废水处理中微电解技术的应用探讨[J].当代化工研究,2017,(12):52-53.

[2]施宗海.微电解技术在工业废水处理中的运用分析[J].化工设计通讯,2016,(04):235.

[3]方志航.工业废水处理中微电解技术应用与研究[J].化学工程与装备,2016,(04):248-251.

[4]王钊.微电解技术在工业废水处理中的运用分析[J].化工管理,2016,(09):176.

作者:张薇 单位:浙江劲光实业股份有限公司