吸附-电解协同法处理铜氨络合废水

http://www.journal.buct.edu.cn第41卷第6期2014年北京化工大学学报(自然科学版)JournalofBeijingUniversityofChemicalTechnology(NaturalScience)Vol.41,No.62014吸附-电解协同法处理铜氨络合废水魏摇凯摇魏摇刚摇樊保民摇张庆亮摇乔摇宁*(北京化工大学材料科学与工程学院材料电化学过程与技术北京市重点实验室,北京摇100029)摘摇要:针对铜氨络合废水处理难度大、工艺复杂等问题,提出了吸附-电解协同处理的新方法。以模拟铜氨络合废水为研究对象,考察了电解时间、电流密度、电解温度等因素对电解法的影响;并以此为基础,将改性油酸吸附剂涂覆在阴极表面,采用正交试验方法研究了吸附-电解联合处理铜氨络合废水的协同作用。结果表明,吸附-电解协同法在电流密度为0郾01A/cm2时对铜氨络合废水处理15min,即可使铜离子去除率达到93%以上,电流密度小、处理时间短且电流效率明显提高。关键词:铜氨络合废水;电解;吸附-电解;协同作用中图分类号:TD926郾5;TB331收稿日期:2014-03-21基金项目:国家“863冶计划(2009AA032802/2009AA032803)第一作者:男,1988年生,硕士生*通讯联系人E鄄mail:qiaoning@mail.buct.edu.cn引言铜氨络合废水是工业生产中的一类常见废水,主要来源于印制电路板行业和电镀行业[1]。这类废水中的铜离子与配位体NH3结合形成稳定可溶的[Cu(NH3)4]2+络合物,其稳定常数为2郾09伊1013,可干扰传统工艺对铜的处理效果,增加处理难度[2-3]。如铜氨络合废水处理中最常用的吸附法只能吸附铜氨络合离子,无法直接吸附铜离子[4],而这样造成一方面络合铜还需进一步处理,另一方面,需频繁再生和更新吸附剂,致使运行管理复杂,成本费用提高。因此工业上一般不直接使用吸附法处理铜氨络合废水。目前常用的处理铜氨络合废水的方法包括硫化物沉淀法、重金属捕集剂法、还原法和电解法等。其中硫化物沉淀法将铜氨络合物反应成更稳定的CuS沉淀析出,但无法控制S2-加入量,过量则会造成二次污染[5];重金属捕集剂法操作简单,处理效果好,但成本较高[6];还原法多用铁置换铜,方法简单有效,但会产生大量的污泥[7];电解法处理铜氨络合废水具有可电解破络、金属铜可回收、相对成本较低等优点,但电解铜氨络合物电耗高、电流效率低且铜与电极难以分离[8]。近年来,一些学者在提高电流效率方面作了相关研究,扩展阴极法[9]和流化床电解法[10]等技术的出现,提高了电解法处理铜氨络合废水的电流效率和金属收得率。由于单一方法去除络合铜存在难度大、处理成本高、效果不理想等问题,近年来出现了两种或多种方法联合处理技术[11]。本文在吸附法与电解法联合的基础上,提出了将改性油酸吸附剂涂覆在阴极表面,采用吸附-电解联合处理模拟铜氨络合废水的新方法,并对处理效果、产物进行分析,探讨了吸附-电解的协同作用。1摇实验部分1郾1摇实验原料和仪器1郾1郾1摇实验原料无水硫酸铜、氢氧化钠、油酸、无水乙醇,分析纯,浓硫酸(98%),北京化学试剂厂;氨水,质量分数25%,北京化工厂。1郾1郾2摇实验仪器721型分光光度计,上海分析仪器厂;1~2000kV直压稳压稳流电源,北京伍辰电子设备有限公司;TENSOR27型傅立叶红外光谱仪,美国布鲁克光谱仪器公司;HWS鄄5A型恒温水浴锅,北京东方精瑞公司。1郾2摇处理方法1郾2郾1摇吸附剂的制备参照文献[12]的方法制备吸附剂。取20mL油酸加入至2mL1郾25mol/L的NaOH溶液,然后放入http://www.journal.buct.edu.cn70益水浴锅中加热搅拌10min,完成对油酸的改性预处理,制得吸附剂。1郾2郾2摇电解法处理铜氨络合废水配制1000mg/L硫酸铜溶液,逐滴加入浓氨水析出浅蓝色沉淀,继续滴加至沉淀完全溶解,即得模拟铜氨络合废水。以石墨电极为阳极,不锈钢电极为阴极,设置电极间距为3cm,直流电解。分别在不同电流密度、不同电解时间和不同温度条件下进行电解处理,测定电解后废水的吸光度。1郾2郾3摇吸附-电解法处理铜氨络合废水分别配制不同质量浓度的模拟铜氨络合废水作为电解液,以石墨电极为阳极,不锈钢电极为阴极。电解前,在不锈钢电极表面涂覆一层改性油酸,然后正对阳极进入溶液中,电极间距3cm。电解30s后将阳极片取出刮除不锈钢电极上的还原产物,然后再次涂覆改性油酸,浸入溶液中电解。重复处理一定时间后,测定处理后溶液的吸光度。1郾3摇测试与表征1郾3郾1摇铜氨络合废水中铜离子质量浓度的测定配制铜离子质量浓度分别为100,200,300,…,2000mg/L的硫酸铜溶液,取各