電解法是一種常規的含銅廢水處理工藝，但由于傳統的平板電極表面積較小，受操作電流的限制且處理量小，尤其是在電導率低時，電流效率不高，造成回收成本高，殘余銅含量大等問題，因而影響了電解回收的推廣使用。本文針對上述處理方法所存在的弊端，采用擴展陰極電解法處理酸性電鍍廢水(ρ(Cu²+)為500～1000mg/L)，使廢水中Cu²+的去除率達到了99%以上，同時提高了操作電流，降低了回收成本。 1 實驗原理及裝置 1.1實驗原理 擴展陰極法是一種新型的電化學反應處理法，它是在平行板電解槽的兩極之間填充與去除金屬離子同元素的純金屬絲或金屬粒，并使之與陰極相連，在電解時充當陰極并一起發生電化學反應。它與常規電解法相比有以下的優點： ①增大了陰極的表面積，使得陰極的電流密度大大降低，操作電流大為提高，同時降低了銅析出的超電壓。 ②改善了物質的傳質效果，縮短了Cu²+的遷移距離，降低了操作電壓。 ③改善了電解液的電導率，提高了處理效率。當電流通過裝有酸性含銅廢水的電解槽時，在陰極上電極電位較高者優先發生還原反應，因而陰極反應以銅的析出為主：在陽極上電極電位較低者優先發生氧化反應，當電解液中含有硫酸時，陽極反應以水的電解氧化為主，當電解液中含有鹽酸時，則以氯氣的析出為主。 1.2 實驗裝置
實驗裝置如圖1所示，由電解槽、電極板、銅絲網、隔離網和直流電源5部分組成。其中電解槽采用焊接PVC板矩形結構;電極板為兩個相同尺寸的平行電極，陰極為銅電極并用銅絲擴展，陽極采用石墨電極;銅絲網與陰極相連，陽極外有隔離網。 2 實驗結果 研究對象為酸性含銅電鍍廢水，pH=1.5左右，ρ(Cu²+)=902.5mg/L。 取酸性含銅廢水500mL，置于電解槽中進行電解回收，變換各操作參數，考察對銅回收的影響，并與常規板式電極電解法相比較。 2.1銅的去除率與電解時間的關系對比 當電解電流為100mA，電解溫度為18℃時，Cu²+的去除率與電解時間的關系如圖2所示。
隨著電解時間的延長，Cu²+的去除率均增加。由法拉第電解定律可知，物質的去除量與電解時間成正比，但采用擴展陰極法，Cu²+的去除率增加得快，而常規電解法，Cu²+的去除率增加緩慢。這反映出兩種電解工藝的電流效率有所不同，雖然在電解過程中，施加的操作電流保持恒定，但由于擴展陰極法的銅析出電流效率遠遠大于常規板式電極，因而在相同的電解時間內，擴展陰極法的去除率高于常規電解。 |
