基于铁屑内电解法去除络合铜废水的具大优势

基于铁屑内电解法去除络合铜废水的具大优势

【摘要】乙二胺四乙酸（EDTA，acid）是化学镀铜过程中常用的有机络合剂。 它能很容易与铜离子形成稳定的EDTA络合物铜离子，保证电解液能保持较宽的pH范围。 因此，化学镀铜工艺的废水中往往含有高浓度的EDTA络合铜。 通常仅采用常规的中和、沉淀、混凝、吸附等处理方法，对络合铜的去除效率存在局限性，且难以保证铜离子达标排放。 因此，迫切需要开发经济实用的络合铜废水处理技术。 该项目基于铁屑电解的电化学粘附、氧化还原、物理吸附、絮凝共沉淀和电场效应的协同效应，以及其在废水处理领域“低成本、高效”的巨大优势，等人提出以铁屑为阳极材料、活性炭为阴极催化剂，采用内铁屑电解法处理EDTA络合铜废水。 首先通过批量实验研究铁屑中EDTA络合铜的电解去除效果及影响因素； 然后设计正交实验以确定最佳反应条件。 同时对铁屑中电解去除络合铜进行了深入研究。 反应特征，揭示铜络合物去除的反应机理和动力学规律； 最后探讨铁屑强化电解处理EDTA铜络合物废水的效果。 批量实验结果表明，适宜的铁屑用量为20～40 g/L，铁炭质量比为2/1～4/1。 去除铜效率随着废水初始pH值、铁屑粒径和EDTA络合铜浓度的降低而提高。

当DO从0.15mg/L增加到5.25mg/L时，铜去除率随着DO的增加而增加； 当DO进一步从5.25 mg/L增加到9.00 mg/L时，铜去除率随着DO的增加而增加，反之则降低。 添加酸性无机盐可以促进除铜，而添加碱性无机盐则不利于除铜。 正交试验结果表明，去除EDTA络合铜的最佳反应条件为：铁屑用量40 g/L，pH 3.0，反应时间40 min，Fe/C质量比2/1； 影响力的顺序是从大到小。 顺序为pH、反应时间、Fe/C质量比、铁填充量。 在最佳条件下，铜和EDTA的去除率分别为98.2%和32.3%。 铁屑经电解处理后，废水中大部分EDTA络合铜转化为Fe(Ⅲ)-EDTA，产生的红棕色沉淀由铁氧化物、氢氧化物和含羧基氮有机物组成。 结果表明，内电解反应过程涉及铁屑置换还原、铁离子置换沉淀、电粘附和吸附共沉淀。 吸附和共沉淀实验结果表明,铁屑电解过程中产生的Fe(OH)_x(x=2和3)絮体对废水中EDTA络合铜具有显着的吸附和共沉淀作用。 空气中的氧气将絮体中的Fe(OH)_2氧化为Fe(OH)_3,导致铜络合物从絮体中解吸出来,表明Fe(OH)_2絮体对EDTA络合物铜具有远大于的吸附能力。 比Fe(OH)_3絮体大得多。

动力学分析表明，电解去除铁屑中EDTA络合铜的反应过程符合表观一级动力学规律。 络合除铜的表观反应速率随着废水pH值的降低、温度的升高和铁屑粒径的减小而增大。 该反应在288-318 K范围内的表观活化能为26.57 kJ/mol，反应过程受化学反应过程控制。 采用铁屑强化电解处理络合铜水的试验结果表明，铁屑电解反应过程中添加EDTA不利于EDTA络合铜的去除； 而在铁屑电解水中添加强化处理可显着提高EDTA的降解效率，TOC和COD_(Cr)去除率分别达到76.2%和80.0%，出水铜离子浓度低于0.5mg/L。 铁屑中电解水的强化处理可以同时有效去除EDTA络合铜废水中的铜和EDTA。