電化學法在工業含鉻廢水處理中的應用研究

O 劉玉星 朱明娟 龍燕（新疆輕工職業技術學院 新疆 830000）

電化學法在工業含鉻廢水處理中的應用研究

O 劉玉星 朱明娟 龍燕
（新疆輕工職業技術學院 新疆 830000）

將電化學技術應用在處理含鉻工業廢水過程中，具有非常大的工業利用價值，其中主要體現在以下兩個方面：首先這樣可以有效幫助消除廢水有關鉻等重金屬污染物質，其次還能夠科學的實現鉻等重金屬的回收使用。下面我們就一起來簡單了解一下有關電化學法在工業含鉻廢水處理中的應用研究。

電化學法；含鉻廢水處理；應用

我國多數工業廢水中都含有大量的金屬離子，這些重金屬離子等污染物的回收以及去除都是工業廢水處理的主要標準。目前基于電化學反應進行的污水處理新技能被大量的應用在含鉻的工業廢水處理中，也引發各界研究人員的探討興趣。在下文中我們由工業廢水中鉻的收回使用視點出發，詳細講解了電化學技能有效處理我國各大工廠含鉻工業廢水電極反應，針對基本情況下的除鉻原理展開了深入研究分析，介紹了電化學法應用的典型處理流程，以及其主要的幾個影響因素。

1.工業含鉻廢水處理中的應用電化學法工藝特點

電化學處理工業含鉻廢水措施指的是在某種電化學反應容器之中，經過規劃好的電極反應，與在這里導致出現的一系列電化學進程、化學反應或者物理進程等等，從而實現含鉻等重金屬污染物降解轉化的目的。工業含鉻廢水處理中應用電化學法有著明顯的優勢。

現在我國含鉻廢水的領域不少，其中包括飲用水以及工業污水等方面，這些領域也廣泛應用了電化學法，采用這種方式無須添加化學輔佐試劑，出產的污泥量也會相對較少，避免出現二次污染。其次，采納電化學法來解決含鉻廢水，有著一定的可選擇性，在后期能夠科學的起到回收再利用效果。和以往傳統的沉淀法相比，電化學法不容易反彈，具備良好的徹底性，基本上是屬于“綠色”無污染的廢水處理技術。

2.電化學法在工業含鉻廢水處理中的應用研究

一般在工業含鉻廢水處理中應用的電化學法根據反應容器中有沒有外加電場，以及相關的反應原理分為兩種方式，其分別是基于原電池反應的微電解技術和外加電場的電沉積工藝。下面我們就來詳細了解一下相關內容。

(1)電化學法處理鉻工業廢水過程中基本電極反應

工業含鉻廢水處理中應用的電化學法電極反應受到很多方面的影響，例如其電極反應會因為反應容器中所填充的材料不同、或者使用的電極材料不同而出現相應的變化。在電沉積工藝處理廢水的過程中，一般選用銅、不銹鋼、鍍鉑鈦以及和石墨、碳鋼等作為反應器的陽極材料，同時選用碳芯片、石墨以及碳纖維等當做陰極的材料。

鋁屑和鐵屑是平時微電解工藝的過程中通常使用的反應材料，同時添加進碳粒或者石墨來提高反應器內所出現的原電池數量。有部分研究者提出推薦的微電解反應材料規劃方式是：SA-1（Al-3Zn-0．1Sn）鋁合金+A3碳鋼+焦炭（石墨）所構成的混合填充體，同時陰陽極面積比為一比一到一比二十之間。還有部分研究者推薦使用磁性鑄鐵粉來解決含鉻廢水，也獲得了很好的凈化效果。

在電沉積工藝處理廢水的過程中，因為存在外加電場容易導致反應器中的陰陽兩極出現相應的電位差，同時將導電性的廢水當做電解質促使其發生電解反應，陰極材料出現析氫反應；而陽極的材料發生腐蝕溶解。在微電解工藝處理廢水的過程中，因為采用的電極材料本身電位不一樣從而促使廢水中出現電位差，導致形成很多的原電池，然后引發一系列電極反應和化學反應。下文中，我們根據現在使用比較廣泛的Fe/C電極來簡單剖析一下反應器中出現的各種電極反應。

①酸性條件下基本的反應

陽極：

根據上文中反應過程中出現的標準電極電位E0能夠了解到，在酸性充氧的情況下，電極反應的E0數值是最大的，由此可知，在酸性的環境下電極反應速度進行得最快，所以理論上在酸性含鉻工業廢水中采用電化學的措施來解決能夠起到很好的效果。不然假如廢水的pH大于七，呈現堿性環境，則陽極有可能出現析氧反應：

顯然，以上的反應會使得溶液的pH值出現變化，干擾了鉻的相關還原反應，同時使得電流效率發生變化，增加對應的能耗。

(2)無外加電場情況下電化學法微電解技術處理鉻工業廢水

①微電解主要工藝流程

無外加電場情況下電化學法微電解技術處理鉻工業廢水，其通常使用的方法是在酸性環境下，采用鐵(一般是Fe2+)把鉻離子Cr6+還原為鉻離子Cr3+，之后把溶液中的pH值環境調高到7或者大于7，即至中性或偏堿性，從而促使鉻離子Cr3+以沉淀的方式被析出，有效凈化修復水質。詳細的工藝流程如下圖1所示。

圖1 微電解技術工藝流程圖Fig.1 Process flow chart of micro-electrolysis technology

在微電解工藝流程中，經過科學操控高位水箱的有關出水流量能夠確保含鉻工業廢水和濾料層彼此之間存在合理的接觸時間，選用升流式的微電解反應器能夠有利于避免填料被水壓實出現結塊現象。為了加強鉻的收回使用率，我們可以把Cr(OH)3的沉淀物用酸處理過后，在相關的反應器中經過陽極來進行氧化，促使其生成重鉻酸根離子，這樣一來就可以將其作為蝕刻劑進行回收利用。具體的化學反應式如下：

除此之外，我們可以向富含Cr3+的溶液里添加次氯酸鈉，從而生成重鉻酸鹽來進行鉻的回收利用。這個方法也是我國工業廢水處理過程中生產重鉻酸鹽的措施之一。具體的化學反應式如下：

②微電解反應作用機理

電化學法微電解技術中的還原反應

電化學法微電解技術Fe-H2O的體系中，其原電池的陽極不僅能夠出現陽極化學反應，還可以和溶液里面的水體發生溶解氧化反應，具體的化學反應式如下 ：

在酸性環境下，Cr6+通常是以Cr2O2-7的形式存在的，Fe2+能夠將其快速還原為Cr3+，具體的化學反應式如下：

在PH值等于7或者大于7，即中性或堿性環境下，Cr6+通常以CrO2-

4的形式存在，發生的具體的化學反應式如下：

由上文可知，其總化學反應方程為：

由于CrO2-4的氧化能力比Cr2O2-7要小，能夠發生的反應速度也比較緩慢，因此無外加電場情況下電化學法微電解技術處理鉻工業廢水最好在酸性環境下進行。不過需要注意的是，并不是PH環境數值越低越好，其原因是pH值的降低通常會使得產物形式發生變化，從而對反應后生成的絮體產生破壞，出現有色的Fe2+導致出水的水質變差。同時如果pH數值過低可能會增加酸消耗量，導致運行成本也變高。所以在現實中我們需要進行不一樣的pH值環境下，微電解解決鉻廢水的效果對比實驗，從而采納最科學合理的進水pH值，通常主張環境的pH值范圍是三到六點五之間。

電化學法微電解技術中的沉淀反應

在溶液環境的pH值等于7或者稍大于7的時候，經還原產生的Cr3+能夠生成Cr(OH)3沉淀，具體的化學反應式如下：

也有可能會生成鐵絡合氫氧化物沉淀，具體的化學反應式如下：

或者生成鐵絡氧化水合物來去除，具體的化學反應式如下：

電化學法微電解技術中的絮凝作用

Fe2+在有氧和溶液PH數值稍微大于7的堿性環境下，可以發生水解反應，從而分別生成絮狀Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀，具體的化學反應式如下：

上化學方程式中所生的Fe(OH)3還可以進一步水解，從而生成Fe(OH)2+以及Fe(OH)+2等鉻離子。這些鉻離子沉淀都是良好的膠體絮凝劑，能夠科學針對水中的Cr6+和Cr3+產生吸附絮凝的效果，有效吸附溶液中的不溶性物質，從而改善Cr(OH)3的沉降性能。

結語

在今后工業含鉻廢水處理過程中，我們應該大力推廣應用電化學技術，加強檢測其電位或者電流等重要運行參數的相關技能，進一步提升工業自動化操控水平。加強研究包含多種金屬離子廢液體的處理原理機制和其受到各種的影響要素，從而建立有關電化學反應方程式；設立工藝流程的規劃標準。

[1]袁立群,丁峰鋼,崔桂芹等.吸附膠體浮選法在含鉻(Ⅵ)廢水處理中的應用與評價[J].天津冶金,2003,01:42-44+49.

[2]唐志堅,左社強,劉良棟等.基于電化學反應原理的含鉻工業廢水處理技術[J].環境污染治理技術與設備,2004,12:67-71.

[3]李慧婷,林海波,孫麗美.電化學氧化法在環氧丙烷生產廢水處理中的應用研究[J].內蒙古民族大學學報(自然科學版),2012,03:275-276.

Application Research of Electrochemistry Method in Industial Chromecontained Wastewater Treatment

Liu Yuxing, Zhu Mingjuan, Long Yan
(Xinjiang Light Industry Professional Technology Institute, Sinkiang, 830000)

The process of applying the electrochemical technology to the treatment of industrial chrome-contained wastewater has very big industrial utilization value, which mainly embodies in the following two aspects, fi rstly it can help eliminate the heavy metal pollutants, like chrome in wastewater, secondly it can also scientifi cly achieve the recycle of heavy metals like chrome. Now we will simply learn the application research of electrochemical method in industial chrome-contained wastewater treatment.

electrochemistry method；chrome-contained wastewater treatment；application

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：A

劉玉星（1981～），女，新疆輕工職業技術學院，研究方向：功能材料的制備及應用。