電(dian)池、電(dian)鍍(du)、合(he)金、油(you)漆(qi)和塑(su)料等的(de)(de)工業(ye)生(sheng)產(chan)(chan)中經常會(hui)使(shi)用(yong)大(da)(da)量(liang)的(de)(de)鎘(ge)(ge)金屬，產(chan)(chan)生(sheng)大(da)(da)量(liang)鎘(ge)(ge)廢(fei)水(shui)。同時近年來的(de)(de)數據(ju)也表明鎘(ge)(ge)的(de)(de)毒(du)性非常大(da)(da)，可在(zai)人(ren)、魚和植物體內蓄積，是(shi)致癌(ai)的(de)(de)物質之一。我國和日(ri)本(ben)(ben)(ben)都(dou)曾經出現過污染區鎘(ge)(ge)中毒(du)的(de)(de)情況。含(han)鎘(ge)(ge)廢(fei)水(shui)在(zai)排放前(qian)必(bi)須進行處(chu)理(li)，以(yi)達到(dao)排放的(de)(de)要求(qiu)，避(bi)免污染中毒(du)事件的(de)(de)發生(sheng)。處(chu)理(li)鎘(ge)(ge)廢(fei)水(shui)的(de)(de)方法(fa)(fa)大(da)(da)致分為以(yi)下幾(ji)類:石灰中和法(fa)(fa)，缺點是(shi)工藝較(jiao)復雜(za)(za)，受制約因素(su)多(duo)(duo);化學(xue)沉淀法(fa)(fa)，具有(you)工藝簡單(dan)、操作方便、經濟實(shi)用(yong)等諸多(duo)(duo)優點，但(dan)(dan)其(qi)沉淀渣難(nan)(nan)以(yi)處(chu)理(li)，會(hui)造成(cheng)(cheng)二(er)次污染，很難(nan)(nan)達到(dao)綠色環(huan)保的(de)(de)要求(qiu);離子(zi)交換法(fa)(fa)，該法(fa)(fa)受樹脂的(de)(de)吸附(fu)(fu)容量(liang)限(xian)制，適用(yong)于(yu)(yu)處(chu)理(li)含(han)鎘(ge)(ge)濃(nong)度(du)低(di)的(de)(de)廢(fei)水(shui)，且樹脂易(yi)于(yu)(yu)中毒(du)，但(dan)(dan)處(chu)理(li)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)(ben)偏高;吸附(fu)(fu)法(fa)(fa)，處(chu)理(li)含(han)鎘(ge)(ge)廢(fei)水(shui)適用(yong)范圍(wei)廣，不(bu)會(hui)造成(cheng)(cheng)二(er)次污染，但(dan)(dan)吸附(fu)(fu)劑(ji)往往對(dui)鎘(ge)(ge)離子(zi)的(de)(de)吸附(fu)(fu)選(xuan)擇性不(bu)高;生(sheng)化法(fa)(fa)，缺點是(shi)技術尚不(bu)完善，處(chu)理(li)范圍(wei)有(you)限(xian);氧(yang)(yang)(yang)化還原法(fa)(fa)，缺點是(shi)消耗較(jiao)多(duo)(duo)的(de)(de)化學(xue)藥品和原材料，費(fei)用(yong)較(jiao)高，操作復雜(za)(za)，且存在(zai)二(er)次污染問題。此外現在(zai)備受關注的(de)(de)方法(fa)(fa)有(you)電(dian)解法(fa)(fa)、光(guang)觸(chu)媒法(fa)(fa)，此兩種(zhong)方法(fa)(fa)可以(yi)將廢(fei)水(shui)降解為二(er)氧(yang)(yang)(yang)化碳、水(shui)和簡單(dan)有(you)機物，常溫常壓下進行反(fan)應等優點。但(dan)(dan)電(dian)解法(fa)(fa)適用(yong)于(yu)(yu)鎘(ge)(ge)含(han)量(liang)大(da)(da)的(de)(de)廢(fei)水(shui)處(chu)理(li)，缺點在(zai)于(yu)(yu)電(dian)流效率偏低(di)、能耗大(da)(da);光(guang)觸(chu)媒法(fa)(fa)的(de)(de)缺點在(zai)于(yu)(yu)處(chu)理(li)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)(ben)較(jiao)高。本(ben)(ben)(ben)試驗使(shi)用(yong)電(dian)解法(fa)(fa)與(yu)光(guang)觸(chu)媒法(fa)(fa)的(de)(de)聯(lian)合(he)處(chu)理(li)方法(fa)(fa)(以(yi)下略稱聯(lian)合(he)法(fa)(fa))對(dui)鎘(ge)(ge)與(yu)有(you)機物形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)絡合(he)物廢(fei)水(shui)進行處(chu)理(li)。它利用(yong)電(dian)解法(fa)(fa)電(dian)極產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)氣參加光(guang)觸(chu)媒反(fan)應，這樣可以(yi)有(you)效地節省成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)(ben)。

1·實驗原(yuan)理和方法(fa)

1．1 實驗原理

電解槽中(zhong)發生如下(xia)反應(ying):在(zai)電極的作(zuo)用下(xia)，廢水中(zhong)的金(jin)屬離(li)子直接還原(yuan)為單質(zhi)金(jin)屬;同(tong)時有氧氣生成。2Cd2++4e→2Cd

光觸媒(mei)(二氧化鈦(tai))在日光紫外線照射(she)作用下，電子由價帶躍(yue)遷至導帶，產生電子與空穴(xue)。電子與空氣(qi)中的(de)(de)(de)氧反應生成超氧負離(li)子，空穴(xue)與表面吸附(fu)的(de)(de)(de)水(shui)或OH－反應形成具有強氧化性的(de)(de)(de)羥基(ji)自由基(ji)·OH。高活性的(de)(de)(de)羥基(ji)具有分(fen)解所有有機物和部分(fen)無機物的(de)(de)(de)能力。

1．2 模擬廢水的配(pei)置方法

實驗的(de)廢水是根據研究目(mu)的(de)自(zi)制的(de)模擬(ni)廢水。重金屬為二價鎘(ge)離(li)子，含量為50mg/L。有(you)機物為鄰苯二酚，乙二胺(an)，乙二胺(an)四乙酸，含量為100mg/L，分別(bie)與鎘(ge)離(li)子配成(cheng)廢液備用。

1．3 聯合(he)法試驗方法

首先測定工(gong)藝廢水(shui)中(zhong)的(de)(de)TOC濃(nong)(nong)度(du)(du)，然后將500mL廢液(ye)放入(ru)(ru)電(dian)(dian)解槽中(zhong)，插入(ru)(ru)電(dian)(dian)極，加(jia)入(ru)(ru)TiO2粉末(mo)(mo)。改變電(dian)(dian)流強度(du)(du)及TiO2粉末(mo)(mo)的(de)(de)添加(jia)量，并延長酸化時間(jian)。間(jian)隔三十分鐘測定電(dian)(dian)解槽中(zhong)水(shui)的(de)(de)TOC濃(nong)(nong)度(du)(du)。并把處理后廢水(shui)的(de)(de)TOC濃(nong)(nong)度(du)(du)與原廢液(ye)中(zhong)TOC濃(nong)(nong)度(du)(du)相比，得(de)到TOC的(de)(de)除(chu)去(qu)率(lv)。

1．4 試驗裝置(zhi)

在電解(jie)酸化(hua)裝置中，電極(ji)的陽極(ji)采用Pt/Ti復合(he)電極(ji)，陰極(ji)采用的是Ti電級(ji)，電解(jie)質為0．1moL/LK2SO4溶液(ye)。同時(shi)在電解(jie)槽上方設有紫外光照射裝置。

廢水中總有(you)機碳(tan)素(su)的濃度(以下略記(ji)作TOC)用總有(you)機碳(tan)素(su)測(ce)定(ding)(ding)儀(yi)(TOC900上(shang)海而立環保有(you)限(xian)公司)進行(xing)測(ce)定(ding)(ding)。處理(li)后的廢液經過0．45μm濾紙過濾后，用LC1000型液相色譜儀(yi)(山東魯南(nan)瑞虹化工(gong)儀(yi)器有(you)限(xian)公司)來(lai)測(ce)定(ding)(ding)其生成物(wu)的成分。

2·結果與(yu)分析

鎘(ge)與鄰苯二酚的生(sheng)成(cheng)的絡合物(本(ben)文略(lve)(lve)作Cd-Cate)，鎘(ge)與乙二胺生(sheng)成(cheng)的絡合物(本(ben)文略(lve)(lve)作Cd-En)，鎘(ge)與乙二胺四乙酸生(sheng)成(cheng)的絡合物(本(ben)文略(lve)(lve)作Cd-Edta)。

2．1 電解(jie)法、光觸媒法、聯合法處(chu)理結(jie)果的比(bi)較

圖1為采用不同方(fang)法對Cd-En廢液處理后得到的TOC除去率曲線。

由圖1可以看出，使用聯合法(fa)(fa)(fa)(fa)處理的(de)(de)廢水，在酸化時間達(da)到3．5h時，TOC的(de)(de)除(chu)去率(lv)可以達(da)到90%左右，與電(dian)解法(fa)(fa)(fa)(fa)、光(guang)觸媒法(fa)(fa)(fa)(fa)相比(bi)，TOC的(de)(de)最大除(chu)去率(lv)提高了30%以上，這(zhe)說(shuo)明(ming)聯合法(fa)(fa)(fa)(fa)優(you)于其他兩(liang)種(zhong)方法(fa)(fa)(fa)(fa)。三(san)種(zhong)方法(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)工(gong)藝(yi)參數分別(bie)是電(dian)解法(fa)(fa)(fa)(fa):電(dian)流(liu)密度是80mA/cm2;光(guang)觸媒法(fa)(fa)(fa)(fa):TiO2添(tian)加量(liang)為(wei)2．0g;聯合法(fa)(fa)(fa)(fa):電(dian)流(liu)密度是80mA/cm2、TiO2添(tian)加量(liang)為(wei)2．0g。

2．2 聯(lian)合法處理廢液最佳工(gong)藝(yi)參(can)數的確(que)定(ding)

2．2．1 酸化時間對結果的影響

圖2為酸(suan)化時間與TOC除去率(lv)的(de)關系曲(qu)線。

由圖(tu)2可以看出，在(zai)三種廢(fei)液中，TOC除去(qu)率隨著酸(suan)化(hua)(hua)時(shi)(shi)間的(de)延長而增大(da)。在(zai)酸(suan)化(hua)(hua)時(shi)(shi)間為3．5h時(shi)(shi)，除去(qu)率達到(dao)了最大(da)值(為92%，93%及(ji)95%)。在(zai)這之后(hou)延長酸(suan)化(hua)(hua)時(shi)(shi)間，除去(qu)率保持(chi)不變。說明3．5h是酸(suan)化(hua)(hua)時(shi)(shi)間的(de)最佳點。

2．2．2 觸(chu)媒添加量對結果的影響

圖3是光(guang)觸(chu)媒的(de)添加量與TOC除(chu)去(qu)率的(de)關系曲線。

由圖3可以(yi)看出(chu)，對(dui)于三種廢液，TOC除去(qu)率隨著(zhu)光(guang)觸(chu)媒添(tian)(tian)加(jia)量(liang)(liang)的增加(jia)而(er)增大(da)。但在2．0g時TOC除去(qu)率達到了最大(da)值，之后如果繼續添(tian)(tian)加(jia)光(guang)觸(chu)媒，除去(qu)率基本不變，說(shuo)明2．0gTiO2是最佳(jia)添(tian)(tian)加(jia)量(liang)(liang)，過量(liang)(liang)添(tian)(tian)加(jia)時沒有意義。

同時可(ke)以(yi)看出，加(jia)入0．25g的(de)(de)(de)TiO2時，Cu-Ed-ta廢(fei)(fei)液中(zhong)(zhong)TOC除(chu)去(qu)率達到了70%，遠遠高(gao)于Cd-Cate(TOC除(chu)去(qu)率為30%)和Cd-En廢(fei)(fei)液(TOC除(chu)去(qu)率為40%)。這是因為絡合(he)物的(de)(de)(de)結(jie)構不同所引起的(de)(de)(de):Cd-Cate廢(fei)(fei)液和Cd-En廢(fei)(fei)液中(zhong)(zhong)，絡合(he)物整(zheng)體顯示的(de)(de)(de)是中(zhong)(zhong)心金屬的(de)(de)(de)正電荷(he);而(er)Cd-Edta廢(fei)(fei)液中(zhong)(zhong)絡合(he)物顯示的(de)(de)(de)是配位體的(de)(de)(de)負電荷(he)，它很容(rong)易被高(gao)活性的(de)(de)(de)羥基酸化，所以(yi)少量(liang)的(de)(de)(de)TiO2就(jiu)可(ke)使Cd-Edta廢(fei)(fei)液分(fen)解，使TOC的(de)(de)(de)除(chu)去(qu)率迅速(su)上升(sheng)。

2．2．3 電流密度(du)對結果的影響

圖4為電(dian)流(liu)密度與TOC除去率的關系曲(qu)線。

由圖4可(ke)以看出，增加電(dian)(dian)流(liu)密(mi)度(du)，TOC除(chu)去率(lv)也(ye)隨之(zhi)增大。但在電(dian)(dian)流(liu)密(mi)度(du)為80mA/cm2時，TOC的除(chu)去率(lv)可(ke)達到96%，這之(zhi)后(hou)繼續增大電(dian)(dian)流(liu)密(mi)度(du)，TOC除(chu)去率(lv)保(bao)持(chi)不變。說明80mA/cm2已是最佳電(dian)(dian)流(liu)密(mi)度(du)。

2．3 生成產物的確認

圖5、圖6、圖7是(shi)在電流(liu)密度(du)(du)80mA/cm2、TiO2的(de)添(tian)加(jia)量(liang)為(wei)2．0g、酸(suan)化時(shi)間為(wei)3．5h的(de)處理條件下，各(ge)種廢液的(de)生成物濃度(du)(du)曲線。

從圖(tu)5可(ke)以(yi)看出，鄰苯二(er)(er)酚廢液處理后(hou)可(ke)得到酒石酸，乙酸，乙二(er)(er)酸，丙二(er)(er)酸，丁二(er)(er)酸，甲酸，乙醇酸等各種(zhong)產物(wu)(wu)。各種(zhong)生(sheng)成(cheng)(cheng)物(wu)(wu)濃(nong)度在(zai)酸化時間進行至0．5～2h達到最(zui)高點，之(zhi)后(hou)生(sheng)成(cheng)(cheng)物(wu)(wu)濃(nong)度逐(zhu)漸降(jiang)低。當酸化時間達到2．5h后(hou)，各種(zhong)生(sheng)成(cheng)(cheng)物(wu)(wu)的濃(nong)度低于污水綜(zong)合排(pai)放標準(GB8978－1996)，可(ke)以(yi)排(pai)放。

從圖6可以看出，乙(yi)二(er)胺廢液(ye)生(sheng)(sheng)成了少量的乙(yi)酸(suan)(suan)和酒石酸(suan)(suan)，甲醛(quan)。各種生(sheng)(sheng)成物濃(nong)度在酸(suan)(suan)化反應進行至0．5～1h時(shi)(shi)達到最高點，然后隨(sui)著酸(suan)(suan)化時(shi)(shi)間的延長濃(nong)度逐漸(jian)降低。當酸(suan)(suan)化時(shi)(shi)間達到2．5h后，生(sheng)(sheng)成物的濃(nong)度低于(yu)污(wu)水(shui)綜合排(pai)放(fang)標準(GB8978－1996)，可以排(pai)放(fang)。

從圖7可(ke)以(yi)看出，乙(yi)二胺(an)四乙(yi)酸(suan)(suan)廢(fei)液(ye)是生成(cheng)了乙(yi)二胺(an)乙(yi)酸(suan)(suan)，亞氨(an)基二乙(yi)酸(suan)(suan)，甲醛(quan)。各種生成(cheng)物濃(nong)度在酸(suan)(suan)化(hua)(hua)時間(jian)進行至0．5～1．5h達到最高點，之后生成(cheng)物濃(nong)度逐漸降低。當(dang)酸(suan)(suan)化(hua)(hua)時間(jian)達到2．0h后，生成(cheng)物的(de)濃(nong)度低于污水綜合(he)排放(fang)標(biao)準(zhun)(GB8978－1996)，可(ke)以(yi)排放(fang)。

3·結論

1)對于含鎘(ge)廢(fei)(fei)液，用聯合(he)法進行處理與(yu)使用電解酸化(hua)法或光觸媒(mei)法相比，可以提高(gao)廢(fei)(fei)液中總有(you)機(ji)碳除去率。

2)使用聯合(he)處(chu)法處(chu)理(li)三(san)種含鎘廢(fei)液，本試驗(yan)得出的(de)最佳處(chu)理(li)工(gong)藝參數是:電流密(mi)度為80mA/cm2、TiO2的(de)添加量(liang)是2．0g、酸化時(shi)間3．5h。在此(ci)條件(jian)下，TOC的(de)除去率(lv)可達96%以上(shang)。

3)廢(fei)液酸(suan)(suan)化處理后生(sheng)成(cheng)物(wu)的主要(yao)成(cheng)分是各種小分子酸(suan)(suan)類物(wu)質。雖然小分子酸(suan)(suan)的濃度在酸(suan)(suan)化2．5h左右就低于(yu)排水標準，可(ke)以排放(fang)，但為了達到最好的處理結果，廢(fei)液的酸(suan)(suan)化時間(jian)依(yi)然需要(yao)3．5h。

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