联合法处理电镀镉废水的研究

　　电池、电镀、合金、油漆和塑料等的工业生产中经常会使用大量的镉金属，产生大量镉废水。同时近年来的数据也表明镉的毒性非常大，可在人、鱼和植物体内蓄积，是致癌的物质之一。我国和日本都曾经出现过污染区镉中毒的情况。含镉废水在排放前必须进行处理，以达到排放的要求，避免污染中毒事件的发生。处理镉废水的方法大致分为以下几类:石灰中和法，缺点是工艺较复杂，受制约因素多;化学沉淀法，具有工艺简单、操作方便、经济实用等诸多优点，但其沉淀渣难以处理，会造成二次污染，很难达到绿色环保的要求;离子交换法，该法受树脂的吸附容量限制，适用于处理含镉浓度低的废水，且树脂易于中毒，但处理成本偏高;吸附法，处理含镉废水适用范围广，不会造成二次污染，但吸附剂往往对镉离子的吸附选择性不高;生化法，缺点是技术尚不完善，处理范围有限;氧化还原法，缺点是消耗较多的化学药品和原材料，费用较高，操作复杂，且存在二次污染问题。此外现在备受关注的方法有电解法、光触媒法，此两种方法可以将废水降解为二氧化碳、水和简单有机物，常温常压下进行反应等优点。但电解法适用于镉含量大的废水处理，缺点在于电流效率偏低、能耗大;光触媒法的缺点在于处理成本较高。本试验使用电解法与光触媒法的联合处理方法(以下略称联合法)对镉与有机物形成的络合物废水进行处理。它利用电解法电极产生的氧气参加光触媒反应，这样可以有效地节省成本。

　　1·实验原理和方法

　　1．1 实验原理

　　电解槽中发生如下反应:在电极的作用下，废水中的金属离子直接还原为单质金属;同时有氧气生成。2Cd2++4e→2Cd

　　光触媒(二氧化钛)在日光紫外线照射作用下，电子由价带跃迁至导带，产生电子与空穴。电子与空气中的氧反应生成超氧负离子，空穴与表面吸附的水或OH－反应形成具有强氧化性的羟基自由基·OH。高活性的羟基具有分解所有有机物和部分无机物的能力。

　　1．2 模拟废水的配置方法

　　实验的废水是根据研究目的自制的模拟废水。重金属为二价镉离子，含量为50mg/L。有机物为邻苯二酚，乙二胺，乙二胺四乙酸，含量为100mg/L，分别与镉离子配成废液备用。

　　1．3 联合法试验方法

　　首先测定工艺废水中的TOC浓度，然后将500mL废液放入电解槽中，插入电极，加入TiO2粉末。改变电流强度及TiO2粉末的添加量，并延长酸化时间。间隔三十分钟测定电解槽中水的TOC浓度。并把处理后废水的TOC浓度与原废液中TOC浓度相比，得到TOC的除去率。

　　1．4 试验装置

　　在电解酸化装置中，电极的阳极采用Pt/Ti复合电极，阴极采用的是Ti电级，电解质为0．1moL/LK2SO4溶液。同时在电解槽上方设有紫外光照射装置。

　　废水中总有机碳素的浓度(以下略记作TOC)用总有机碳素测定仪(TOC900上海而立环保有限公司)进行测定。处理后的废液经过0．45μm滤纸过滤后，用LC1000型液相色谱仪(山东鲁南瑞虹化工仪器有限公司)来测定其生成物的成分。

　　2·结果与分析

　　镉与邻苯二酚的生成的络合物(本文略作Cd-Cate)，镉与乙二胺生成的络合物(本文略作Cd-En)，镉与乙二胺四乙酸生成的络合物(本文略作Cd-Edta)。

　　2．1 电解法、光触媒法、联合法处理结果的比较

　　图1为采用不同方法对Cd-En废液处理后得到的TOC除去率曲线。

　　由图1可以看出，使用联合法处理的废水，在酸化时间达到3．5h时，TOC的除去率可以达到90%左右，与电解法、光触媒法相比，TOC的最大除去率提高了30%以上，这说明联合法优于其他两种方法。三种方法的工艺参数分别是电解法:电流密度是80mA/cm2;光触媒法:TiO2添加量为2．0g;联合法:电流密度是80mA/cm2、TiO2添加量为2．0g。