铁屑内电解法处理PCB络合废水

Posted 2023-01-13 铁屑

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摘要: 印刷电路板废水含有多种易与铜等金属离子形成络合物的络合剂,络合剂的存在影响铜的去除,导致铜等重金属的超标。本文根据微电解原理,采用铁屑内电解法处理络合废水,试验结果表明,络合废水中总铜浓度从最高时的1679mg/L下降到0.29mg/L以下,COD去除率在20%左右。

关键词:络合废水,铁屑内电解,铜,COD

东莞地区有近百家印制电路板(Printed circuitboard,PCB)企业,PCB产品种类多,包括单面板、双面板和多层板。PCB生产用水量大,废水污染物种类多,成份复杂,含有多种络合剂(包括螯合剂),如氨、EDTA、柠檬酸根、酒石酸根等,络合剂与铜等重金属离子形成较稳定的络合物,严重影响铜等重金属的处理,络合废水处理难度较大。就PCB络合废水处理而言,铜等重金属的去除能否达标的关键是对废水中的络合物能否被有效破除。同时,部分络合剂也是有机物,络合废水的COD也较高。根据对东莞地区PCB企业的调查了解,虽然有多种工艺方法应用于络合废水的处理,但处理效果不尽理想,成功的案例不多。因此,探索一种有效处理络合废水的工艺方法,具有重要的应用价值。

根据工程经验,发现铁屑内电解法处理络合废水具有处理效果好、处理成本较低、操作条件易控的特点,本文作者取东莞某大型PCB厂的络合废水为试验水样,进行了一系列工程试验研究。

1试验原理和流程

微电解法处理废水的原理：铁屑在废水中腐蚀形成微小原电池，由于铸铁是铁和碳的合金，当铸铁屑与电解质溶液接触时，碳的电位高成为无数的阴极，铁的电位低成为阳极，它们之间形成无数的微小原电池。当铸铁屑中再加入碳粒时，铸铁屑与碳粒接触形成大的原电池，这样除铸铁本身的微电池外，又加入一个大的阴极—炭粒，加速铸铁的腐蚀，其电化学反应式为：
阳极：Fe-2e→Fe2+ E0(Fe2+/Fe)=-0.44V
阴极：2H++2e→2[H]→H2 E0+(H+/H2)=0.00V
在酸性介质及有氧条件下，产生新生态的氢和亚铁，而新生态的氢和亚铁能与水中的许多物质发生氧化还原反应，从而破坏络合物的结构，使其失去或降低与铜的络合能力。同时新生的Fe(OH)2 与Fe(OH)3具有较高的絮凝- 吸附活性，能吸附废水中的分散微小颗粒及有机分子而絮凝沉降下来，使废水得到进一步的净化。另外铁还能与废水的铜进行置换反应，铁把络合铜中的铜置换出单质铜。

东莞某PCB 厂废水处理工程，设计日处理水量为3500m3，其中络合废水约200～250m3/d，采用铁屑内电解法进行破络除铜处理[1]。试验设计的工艺流程见图1。。

络合废水先在酸性条件下（pH=3.0～4.0）进行电化学反应（微电解反应）和置换反应等，使铜等重金属与络合剂分离开来，同时，部分络合剂（包括螯合剂）因微电解作用而被分解，大分子链分解成小分子有机物或被彻底分解，络合剂失去络合功能。络合废水经铁屑反应后再加碱液，废水在碱性条件下，发生铁氧体反应、酸碱中和反应、混凝反应，同时有重新发生的络合反应，高价态的Fe3+ 可与EDTA 优先发生络合反应，最终将铜等重金属离子从络合物中解离出来并沉淀去除。工艺流程描述如下。（东莞市环境保护技术服务中心）

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