电絮凝处理含As(Ⅲ)废水影响因素及机理研究
论文采用电絮凝法处理模拟含As(Ⅲ)废水，通过单因素和多因素实验，研究反应时间、电流强度、溶液初始pH值及As(Ⅲ)浓度对电絮凝除As(Ⅲ)效果的影响，优化最佳反应条件。结合响应面法，分析各因素的交互作用，确定各因素对电絮凝除As(Ⅲ)效果的影响程度。在最佳反应条件下，通过离子交换法测定溶液中As价态，XPS、XRD、FT-IR等测试手段表征固体产物的表面形态和微观结构，探讨电絮凝除As(Ⅲ)机理。在以上实验室研究基础上，用电絮凝处理郴州含砷冶炼废水，进行反应条件优化研究，为电絮凝的更好应用提供依据。研究所得主要结论如下： （1）单因素及多因素实验结果一致表明，反应时间、电流强度、溶液初始pH值及As(Ⅲ)浓度为主要影响因素，最佳反应条件为：反应时间10min、电流强度0.3A、溶液初始pH值7、As(Ⅲ)浓度20mg/L。在最佳反应条件下处理含As(Ⅲ)模拟废水，出水中砷浓度为0.24mg/L，低于《污水综合排放标准》（GB8978-1996）规定的排放限制0.5mg/L。 （2）响应面法多因素实验结果表明，反应时间、电流强度、溶液初始pH值及As(Ⅲ)浓度对电絮凝除As(Ⅲ)的线性效应显著；反应时间及电流强度对电絮凝除As(Ⅲ)的交互效应显著；反应时间、电流强度、溶液初始pH值及As(Ⅲ)浓度对电絮凝除As(Ⅲ)的曲面效应显著。 （3）实验发现，在电絮凝除As(Ⅲ)过程中，部分As(Ⅲ)发生了氧化反应，生成As(V)，铁先被氧化为Fe2+，再进一步氧化生成纤铁矿（FeOOH）；推测电絮凝除As(Ⅲ)主要存在两种机制，一是As(Ⅲ)直接被纤铁矿吸附去除；二是As(Ⅲ)被氧化成As(Ⅴ)，再与纤铁矿形成双配位络合物或砷酸铁而被去除。 （4）电流强度和溶液初始pH值对As(Ⅲ)氧化量有较大影响，氧化量随电流强度的增大而增大；溶液初始pH呈中性或酸性时，氧化量较高。 （5）电流强度对电絮凝产物结构有较大影响，当电流强度较小时（0.1A、0.3A）， As(Ⅴ)与纤铁矿反应形成的产物以砷酸铁为主；电流强度较大时（0.5A、1A、3A），As(Ⅴ)与纤铁矿反应，产物以双配位络合物为主。 （6）用电絮凝处理郴州含砷冶炼废水，最佳反应条件为：pH=5、电流强度为3A、反应时间为73min。此时，As去除率可达99.91％，Cu、Cd、Pb、Zn的去除率分别为78.0%、87.0%、99.9%、94.7%，处理1m3废水的电能消耗约为11.66 kWh。
冶金工业;含砷废水;电絮凝处理法;去除效果
湘潭大学
硕士
环境科学与工程
戴友芝
2014
中文
X703.1;X756
63
2015-08-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）