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三维电极电解处理线路板含铜废水

放大字体  缩小字体发布日期:2012-06-15  浏览次数:709
核心提示:本实验采用三维电极电解法处理线路板含铜废水,即:在二维电解槽电极间填充粒状电极材料,当主电极与导电微粒相接触时,粒状电极材料表面带电,成为一个新的电极,在工作电极表面一端发生阴极反应,另一端发生阳极反应,从而提高电解效率和铜的去除率‘1]o

 

前言

本实验采用三维电极电解法处理线路板含铜废水,即:在二维电解槽电极间填充粒状电极材料,当主电极与导电微粒相接触时,粒状电极材料表面带电,成为一个新的电极,在工作电极表面一端发生阴极反应,另一端发生阳极反应,从而提高电解效率和铜的去除率‘1]o

1实验

1.1实验装置

自制三维电极反应器由聚乙烯板制成,尺寸为20cm×11cm×11cm,废水处理量为1.3L,底部曝气以提高废水的混合程度。采用HY1711-5S型双路可跟踪直流稳压电源(0~30V,0~5A)o

1.2实验材料

阳极采用10cm×10cm的钛涂钌极板和9cm×11cm的钛涂铱极板;阴极采用7.3cm×10cm的铁板或10cm×11cm的不锈钢板;第三极采用钢珠、活性炭或活性炭加树脂。实验用水采用秦皇岛富士康科技集团生产排放的含铜废水。

1.3测试方法

铜离子检测采用2,9一二甲基一l910一菲哕啉分光光度法。

2结果与讨论

2.1槽电压的影响和三维电极形式的影响

槽电压是使三维电极内导电微粒复极化的动力,其大小直接影响电极反应的速率。本实验根据二维电极电解实验数据,在极间距3cm,pH值4,电解时间45min,填充的第三极采用钢珠、活性炭或活性炭加树脂的条件下,考察了槽电压为6V,8V910V,12V914V和16V时铜的去除率,实验结果,如图1所示。由图1可知:在不同形式的三维电极下,铜的去除率不同。填充钢珠,槽电压10V,电流0.27A,电解时间45min时,铜的去除率为82.3%,电费成本为1.11元/吨;填充活性炭,槽电压10V,电流0.33A,电解时间45min时,铜的去除率为75.9%,电费成本为1.35元/吨;填充活性炭加树脂,槽电压14V,电流0.83A,电解时间45min时,铜的去除率为57.8%,电费成本为4.76元/吨。考虑到电费成本,选择极间填充钢珠,槽电压为10Vo

 


 2.2极间距的影响

极间距影响溶液的传质距离和电极电势,极间距越大,电解所需的槽电压越大。在pH值4,电解时间45min的条件下,比较不同形式的三维电极极间距对铜的去除率的影响,实验结果,如图2,3所示。

  

 由图2,3可知:不同形式的三维电极,极间距对铜的去除率的影响不同,极间距对填充活性炭的三维电极影响相对较大。填充钢珠,极间距为3cm和5cm时,均在槽电压为8~ioV处铜的去除率最高,达到70%~82%o填充活性炭,极间距为3cm,在槽电压为8---10V时,铜的去除率达到70%~75%;极间距为5cm,在槽电压为8~12V时,铜的去处率达到50%~55%0

2.3电解质的影响

实验通过投加电解质来调节溶液的电导率,进而研究电导率对电解反应和铜的去除率的影响。在极间距3cm,pH值4,电解时间45min,极间填充钢珠的条件下,考察槽电压为8V和10V时,添加不同质量浓度的NaCl对铜的去除率的影响,实验结果,如图4所示。


由图4可知:铜的去除率随NaCl的质量浓度的变化而变化。槽电压为8V,NaCl的质量浓度为600mg/L时,铜的去除率为73.4%,电费成本为1.05元/吨;槽电压为10V,电解质的质量浓度为800mg/L时,铜的去除率为56.3%,电费成本为2.54元/吨。然而通常实际工业批量处理废水时,投加电解质是不经济的。

2.4阴极板的影响

不同的极板组合使电极电位呈现出不同的分布,进而会影响到铜的去除率。在本实验中,选取铁阴极和不锈钢阴极进行比较。在极间距3cm,pH值4,电解时间45min的条件下进行对比实验,实验结果,如图5所示。由图5可知:采用铁阴极时,铜的去除率要高于采用不锈钢阴极时铜的去除率。 

  

 

3结论

采用三维电极电解处理线路板含铜废水效果好,最佳处理条件为:采用铁阴极,极间距3cm,极间填充钢珠,槽电压10V,电解时间45min,不添加电解质。此时铜的去除率为82.3%(处理前废水中铜的质量浓度为420.5'mg/L,处理后为74.4mg/L),电费成本为1.11元/吨。

 

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