同轴极电化学法处理黄金矿业废水的研究

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随着矿山资源不断被开发,矿业开采过程中排放的污水量也不断增加。矿区周边环境日益恶化。矿区周边的水体,土壤中含有许多超标重金属物质,它们毒性大、难降解。若不对这些水体进行处理就直接排放,会对周边环境和人类自身健康造成很大的伤害。与传统方法相比,电化学技术具有去除污染物范围广、操作简单,投资低等特点。论文以黄金矿业废水为研究对象,对传统直板电化学设备进行改进,采用同轴极电化学方法对废水进行研究,为黄金矿业废水的处理开辟一条新思路。  论文分别使用直流电化学和脉冲电化学对黄金矿业废水中的重金属离子进行研究试验,以纯铝为极板材料,采用同轴极的极板结构方式,在直流试验阶段考察电流密度、初始pH值、电解时间、极板间距等单因素对处理效果的影响,并综合考察多因素正交试验对废水处理效果的影响。在脉冲试验阶段重点考察占空比、电流密度、电解时间、初始pH值的影响并通过极差分析得出较优参数,最后进行直流与脉冲的对比效果试验,并从性能及经济性方面入手加以分析。研究结果如下:  直流试验研究结果表明:在电解时间25min,初始pH值为6,电流密度为1.5A/dm2,极板间距为20mm下金、铜、镉离子的去除率最高,分别为93.8%,94.8%,95.1%。通过正交试验分析可知,电流密度和电解时间为影响重金属去除率的主要影响因素。  同轴极脉冲电化学试验结果表明:在占空比0.7,初始pH值为6,电解时间为25min,脉冲频率为400Hz,电流密度为1.8A/dm2下条件最佳。金、铜、镉离子的去除率分别为95.8%、97.5%、97.2%。另外通过正交试验分析可知,影响重金属去除率的主要影响因素是电流密度和占空比。  通过对比直流和脉冲两种不同方法,并结合动力学模型和节能指标发现,在电解时间的前半段直流效果好于脉冲效果。在电解时间的后半段脉冲效果要好于直流效果。根据动力学分析,直流和脉冲电化学处理黄金矿业废水的过程都符合零级动力学。另外,脉冲电化学能够有效的缓解极板钝化、垢化现象。在相同条件下,脉冲的铝耗比直流降低30%,电极平均效率提升44%,能耗降低39%。
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