铁碳微电解法处理含砷废水工艺研究.pdf

年 月云南化工 第 卷第 期 ，：铁碳微电解法处理含砷废水工艺研究段铭诚，张洪（红河砷业有限责任公司，云南个旧 ）摘要：以云南某砷化工厂含砷废水作为研究对象，采用铁碳微电解法处理含砷废水。当液固比为 ，进水 为 ，停留时间 时，废水中砷质量浓度可由 降至 以下，产生砷铁渣 。结果表明，铁碳微电解法除砷效果明显，砷的去除效率高、废渣产生较少，具有很好的工业应用前景。关键词：砷；铁碳填料；微电解中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，）：，：；铁碳微电解法是在电解质溶液中铁 碳间形成的微电池效应对废水进行处理的一种电化学技术，又称内电解法、零价铁法、铁屑过滤法、铁碳法 。它是利用废水中填充的微电解材料自身微电池效应产生的 电位差，对废水进行电解沉砷处理的一种电解工艺。在系统通水后，形成空间型电场的无数微电池系统就会在电解塔内部形成，能与废水中的污染物组分发生复杂的物理 化学反应，如微电池效应产生的新生态 、等。生成的 被进一步氧化为 ，可与大部分重金属离子形成络合沉淀，它们的水合物具有很强的吸附絮凝活性。尤其是生成的氢氧化亚铁和氢氧化铁胶体絮凝剂，吸附能力比一般药剂水解后得到的氢氧化铁胶体要高得多，对分散在水中的微小颗粒、有机大分子和金属微粒都可以大量吸附。它的工作原理是将废水的砷转移至电化学、氧化 还原、物理吸附和絮凝沉淀的综合作用上。该法适用范围广，处理效果好，操作维护方便，占用资源少，且处理费用低，原料来源广泛 。实验部分 试剂与仪器硫酸（），铁碳填料（扁圆形）。仪器：空压机（型），微电解塔（非标定制），精密过滤器（）。试验物料 污染物最高允许排放浓度指标与含砷废水性质对比如表 所示。表 与含砷废水对比指标表 序号污染物最高允许排放质量浓度含砷废水总汞 无烷基汞不得检出无总镉 总铬 六价铬 总砷 总铅 总镍 苯并（）芘 没有检测 总铍 没有检测 总银 总 放射性 没有检测 总 放射性 没有检测 从表 看出，含砷废水中总砷质量浓度超过 ，其他的指标含量均满足标准。试验原理当铁碳填料通入含砷废水（充当电解质溶液）中时，由于铁和碳之间的氧化还原电位差存在较大差异，从而在铁和碳之间形成无数个细微原电池（铁充 年 月云南化工 第 卷第 期 ，当阳极，碳充当阴极的铁碳原电池），如图 。图 微电解反应示意图主要发生如下反应阳极：（）（）阴极：（）鼓入空气时，阴极反应方程式如下：（）（）砷沉淀反应如下：（）（）（）同时存在的反应：（）（）（）（）铁和碳在 值较低，水系统电位存在差异时，可以反应产生 和 ，然后与 反应生成沉淀物 （）、，这两种砷铁沉淀物比较稳定，有效地把砷固定至沉淀物中 ；副反应产生的 （）、（）的吸附性能极强，能把废水里的残余砷吸附形成溶解度较小的砷络合物 进入渣中，达到去除废水中砷的目的。工艺流程铁碳微电解处理含砷废水的工艺流程如图 所示。图 微电解处理含砷废水工艺示意图 结果与讨论 值、停留时间对除砷效果的影响微电解塔加入铁碳填料 ，调节含砷废水 值分别成 和 ，通入含砷废水停留时间为 ，结果如表 所示。表 不同 除砷结果类别 原水砷量 处理后 由表看出，值为时，除砷过程中原电池一开始反应较充分，脱砷效果好；随着试验的开展，生成的氢氧化亚铁、氢氧化铁以及砷铁化合物等会在铁碳填料表面覆盖，阻碍了进一步电化学反应，从而对后续砷的去除效果产生不利影响。当 值为 时，铁碳材料除砷效率基本一致，重现性较好，且 次试验中曝气 出水的砷质量浓度已经降到 以下。因此宜调整为 值 的含砷废水进行微电解除砷处理。液固比对除砷效果的影响含砷 废 水 ，值 调 成 ，分 别 加 入 、和 铁碳填料，液固比分别为：、，试验结果如表 所示。从表 看出，当加入的填料比增多时，原电池在相同处理时间内发生反应产生足够多的铁离子和氢氧根离子，沉砷反应更快；液固比为 时，处理效果和处理效率均最好，曝气 后出水砷质量浓度降到 ，所以微电解处理含砷废水较佳液固比为 。表 不同液固比除砷结果液固比 原水砷含量 （砷）两级间歇式微电解对除砷效果的影响含砷废水 ，加入 铁碳填料，进水 值为 ，停留时间 ，试验结果如表 所示。由表 可知，两级间歇式微电解工艺可将废水中砷的 质 量 浓 度，最 优 从 降 至 小 于 年 月云南化工 第 卷第 期 ，远低于 的水质要求，且处理效果稳定，未出现铁碳填料“覆膜”现象。表 两级间歇式微电解试验结果编号原水砷含量 （砷）槽出水 槽出水 三级连续式微电解对除砷效果的影响原水砷质量浓度 ，铁碳填料量 ，进水 值为 ，原水流量 ，一级微电解塔连续进水，从上溢流口出水，两个微电解塔中间连接一个精密过滤器，经过上一级出水过滤后，滤液采取连续滴加硫酸的方式调节 值后进入下一级微电解塔，实现从第一级进水到第三级出水的连续进出水过程，结果如表 所示。表 三级连续式微电解试验结果时间 （砷）一级出水砷量二级出水砷量三级出水砷量 从表 看出，三级连续式微电解处理含砷废水，可以将废水中 的质量浓度从 降至低于 ，连续处理效果稳定，处理水量大于间歇式处理工艺。结论）当液固比为 ，进水 为 ，停留时间 时，含砷废水经过铁碳微电解法处理后，废水砷质量浓度可由 降至 以下，生成砷铁渣 ；砷的去除效率高，产生的渣量小，出水可以回用到生产流程，实现含砷废水零排放的目的。）两级间歇式和三级连续式微电解法都可以处理含砷废水，出水砷含量能满足要求，也能回用于生产中。从实际应用来看，三级连续式微电解处理含砷废水量大，具备良好的工业应用前景。参考文献：邱珉，徐晓军 铁碳微电解法在废水处理中的研究应用进展 西南给排水，（）：吴小宁，姚秉华 铁碳内电解前置处理染料废水的试验 西安文理学院院报：自然科学版，（）：李建永 葫芦岛锌厂重金属废水的治理与回用 有色金属，（）：叶亚平 动态强化微电解法处理染料废水及其机理的研究 环境污染治理技术与设备，（）：罗旌生，李川 铁碳微电解法处理燃料生产废水 水处理技术，（）：收稿日期：作者简介：段铭诚（），男，云南腾冲人，工程硕士，材料工程师，主要从事材料化工环保研究工作。：通讯作者：张洪（），男，云南镇雄人，化工高级工程师，主要从事化工环保研究工作。：（上接第 页）参考文献：王尚 水性丙烯酸防腐涂料的制备及其性能 北京：北京化工大学，江拥 应用于塔机表面的水性防腐涂层技术 中国涂料，（）：张奖池 水性环氧防腐涂料的研制 长沙：湖南大学，（）：肖勇丽 钛白粉在涂料中的应用概述 四川冶金，（）：收稿日期：作者简介：李永岗（），男，藏族，青海德令哈人，工程师，主要从事水性涂料、特种功能材料的研发工作。