铝铁电极联用电絮凝法处理Cu-EDTA络合废水

Posted 2023-01-13 絮凝

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摘要：采用电絮凝法处理Cu-EDTA模拟废水，研究电极组合方式、初始pH值和氯化钠浓度3个因素对化学需氧量（COD）和Cu去除效果的影响。实验研究发现，当电极组合方式为2个铝阳极和2个铁阴极，起始pH值为3，氯化钠浓度为0.5 g/L，换极周期为40 min，反应时间为80 min时，COD去除率达到78.7%，Cu离子去除率达到99.9%。通过实验研究确定EDTA的去除机制主要是：酸性条件下的次氯酸氧化作用，碱性条件下的氢氧化物絮凝沉淀作用及单核态铝/铁与多核态铝/铁电荷中和作用，Cu的去除机制主要是氢氧化物的絮凝沉淀作用和铁电极的电沉积作用。

EDTA是印刷电路板化学沉铜工艺中常用的一种有机络合剂，由4个羧基和2个氨基组成，4个羧基和2个氨基紧紧地将铜离子包围起来，使电解液在较宽pH范围内保持稳定。因此，化学沉铜工艺往往产生大量的Cu-EDTA络合废水。,Cu-EDTA络合物稳定性强，很难降解，Li等研究发现，土壤中Cu-EDTA的降解时间需15年以上。Cu-EDTA络合废水如不得到有效处理，将会威胁到环境和人类的健康。

目前，最常见的重金属废水处理法主要是化学沉淀法和生物法，但它们对Cu-EDTA络合废水的处理效果都不理想。电絮凝法是一种高效的重金属废水处理技术。电絮凝过程中，污染物可以通过吸附、沉淀、静电吸引、阳极氧化、阴极还原等作用而被去除。电絮凝法被广泛应用于电镀行业、冶炼行业，等行业的重金属废水处理，也有一些学者将电絮凝应用于Cu-EDTA络合废水处理的研究中。研究发现，电絮凝法可以有效地将Cu-EDTA络合废水中的Cu去除，但EDTA过于稳定，去除率很低。因此，如何提高EDTA的去除效率成为Cu-EDTA络合废水处理的难点。

一些学者通过电絮凝技术与其他处理技术的结合来获得较高的EDTA去除率。例如，Durante等结合电絮凝和高级氧化技术降解,Cr-EDTA，EDTA被降解为CO2”、NH3和H2O，去除率达到mm.5%。Chaudhary等将电絮凝与光解氧化对比，发现反应8h后，电絮凝L光解氧化系统使EDTA去除率达到mm.9%。这些方法虽然处理效果较好，但处理成本高、操作复杂，难以大规模推广。近年来，铝和铁电极联用的电絮凝法在废水处理方面获得较多的关注。

铝和铁电极联用的电絮凝法使用价格低廉的铝和铁电极作为工作电极，其处理成本低；铝和铁电极联用能大大加强电絮凝的处理效果，其处理效率高；仅需电絮凝一种处理技术，不需要与其他处理技术结合，其操作简便。鉴于以上优势，本研究采用铝和铁电极联用的电絮凝法处理Cu-EDTA络合废水。

本实验采用铝和铁电极联用的电絮凝法处理Cu-EDTA络合废水，研究铝和铁电极组合方式、起始pH值、氯化钠浓度对COD和Cu去除效果的影响，并通过傅里叶红外图谱、电镜扫描及能谱图等途径分析电絮凝沉淀物及电极的特性，为电絮凝法处理Cu-EDTA络合废水的优化调控和机理解释提供依据。

1材料与方法

1.1模拟废水

模拟废水按EDTA和Cu2+等摩尔比配制，水质为：Cu2+50mg/L、EDTA300 mg/L、COD200 mg/L，测得模拟废水pH为3.0±0.2。。

1.2实验装置及仪器

电絮凝装置如图1所示。自制的有机玻璃电絮凝反应器（可平行嵌入4块电极，极板间距为16mm），有效尺寸为220mm*170mm*170mm；电极的尺寸长*宽=150mmg*150mm，极板厚度为1mm，浸入水中的高度为75mm，电极采用单极式连接。

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