剩余污泥中铜、锌去除条件优化

Posted 2023-01-13 条件

篇首语：水至清则无鱼，人至察则无徒。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了剩余污泥中铜、锌去除条件优化相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

摘要：电动力学去除剩余污泥中重金属受到多种因素的影响，其中电解电压、电极面积、电极材料等都有较大的影响，很有必要进行条件优化研究。针对存在的问题，系统的研究了电解电压、电极面积、电极材料对电动力学修复过程的影响。

研究表明，影响污泥中重金属Cu和Zn去除率的因素大小顺序为：电压> 电极面积> 电极材料；采用等于或低于氢析出电压进行电动力学修复时，更有利于提高污泥中重金属去除率；增大电极面积，提高了电流强度，有利于污泥中重金属的转化、迁移，从而提高污泥中重金属去除率；研究表明，采用低于氢析出电压和惰性电极可以有效避免电极被腐蚀。

电动力学去除剩余污泥中重金属技术是近些年来研究的热点。许多研究者采用添加化学试剂、改变PH等方法来提高剩余污泥中重金属的去除率。采用电动力学技术去除剩余污泥中重金属受到多种因素的影响，其中电压、电极面积、污泥组成、重金属形态分布等都有较大的影响。对于电压的影响，电压梯度为0.5～5V/cm时电动力学修复效果较好。实际上，当电压等于或小于氢析出电压时（电压梯度约为0.13～0.26V/cm），对剩余污泥中重金属去除率影响较大。而电极面积、电极材料等因素对污泥中重金属去除率的影响研究报道较少。

本研究以城市污水处理厂产生的剩余污泥为研究对象，采用电动力学修复技术去除其中重金属，针对电解电压、电极面积和电极材料=个主要影响因素进行了条件优化研究，采用正交实验方法研究了外加电压、电极面积和电极材料对重金属污染污泥的去除效果，确定了影响因素的影响大小顺序，优化了污泥中重金属去除的最佳条件，为电动力学修复技术的实际应用提供了可靠的理论依据。

1实验部分

1.1试剂和仪器

实验试剂主要有铜、锌、硝酸、盐酸等，均为优级纯，其他试剂为分析纯。电解槽为自行设计的长方体有机玻璃槽（34cm*10cm*10cm），槽两端设有电极室（两电极间隔32cm）和具孔有机隔板。分析仪器为Z-5000型原子吸收分光光度计（日本日立公司）。

1.2污泥样品采集与制备

样品：采自重庆涪陵区城市污水处理厂产生的剩余污泥，每辆卡车采用对角线法取样，将采集的样品一部分进行电动力学修复实验，另一部分自然阴干，并在干燥箱中在105摄氏度下，干燥8h自然冷却至室温，研细、筛分备用。按GB15618-1995规定的分析方法分析剩余污泥中的重金属。

1.3实验方法

1.3.1氢析出电压的测定

将直流电源和可变电阻所组成的分压器接到电解槽上。阳极均采用高纯碳棒作为电极，电极间距均为32cm，阴极分别采用碳电极、铝电极和铜电极，电极面积分别采用1A、2A和3A（A=9.5cm2）；

调节电压分别测定在不同的电极材料和电极面积下电流变化。绘制电流-电压曲线，由电流-电压变化曲线求解氢析出电压和对应的电流，见图1、图2和图3所示。

由图1、图2和图=可知，不同电极面积和碳为阴电极时，对应的氢析出电压分别为4.2、4.3和4.4V；对应的铜为阴电极时，对应的氢析出电压分别为4.0、4.1和4.1 V；铝为阴电极时，对应的氢析出电压分别为4.0、4.1和4.1 V。。

1.3.2电动力学修复实验

在电解槽中放入采集的剩余污泥样品，在两电极室加入去离子水，浸泡24h，插入电极，通入设定好的直流电进行电动力学修复实验，每隔1小时测试电流、电压，电解72h.后，将电解槽中污泥进行混合，采用四分法取样分析电动力学修复实验后剩余污泥中的重金属，分析方法同上。原始剩余污泥中重金属平均含量分别为铜163.5mg/kg和锌516.7mg/kg。

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