廢水中鉛的檢測及電沉積行為研究.pdf

1、重金屬廢水對環(huán)境的危害極大，利用電沉積去除和回收廢水中的重金屬離子，已成為研究熱點。為改善廢水中鉛的傳統(tǒng)檢測方法和電沉積處理效果的不足，本課題研究了適于工業(yè)分析的鉛的檢測方法，并探討了廢水中鉛的電沉積過程，包括欠電位沉積和過電位沉積。研究結果表明：
　　 ①對傳統(tǒng)方法的改革與創(chuàng)新，可實現(xiàn)對廢水中含鉛量的簡易、快速的現(xiàn)場即時檢測與分析。鉛離子濃度在0.125mmol/L以上時，絡合滴定的相對誤差在0.5％以內(nèi)，因此，EDTA絡合滴

2、定法可作為含鉛量大于0.125mmol/L的廢水的常規(guī)分析方法。EDTA絡合滴定法測定鉛離子濃度時，應控制溶液pH值在5～6之間，主要干擾離子是Cu2+、Hg2+，可加20％三乙四胺掩蔽。對濃度低于0.125mmol/L的鉛離子，可采用陽極溶出伏安法進行檢測。該方法對鉛離子的檢出限為10-10mol/L，測定限為10-6mol/L，且重現(xiàn)性好。鉛離子濃度在10-6～10-2mol/L范圍內(nèi)，峰電流與鉛離子濃度成線性關系，關系式為：Ip=

3、0.4533C+9×10-5(R2=0.9957)。因此，陽極溶出伏安法可作為含鉛量在0.001～0.125mmol/L之間的廢水的分析方法。
　　 ②欠電位沉積作為過電位沉積的初始階段，對電化學沉積有重要影響。鉑電極表面潔凈度的測試選用0.5mol/L H2SO4為宜。鉛的欠電位沉積電位與氧化溶出電位分別在0.16V和0.4V附近。氯離子可以使鉛的欠電位沉積電位峰與氧化溶出電位峰更加明顯，原因是鉛離子與氯離子形成配位數(shù)為2的配

4、合物，即形成Pb[Cl]2，使Pb2+更易在鉑電極表面發(fā)生欠電位沉積。隨著氯離子濃度的增加，鉛的欠電位沉積電位峰與氧化溶出電位峰發(fā)生了明顯的負移。隨著鉛離子濃度的增加，鉛的欠電位沉積電位峰與氧化溶出電位峰發(fā)生了些微的正移。當掃描電位上限增加到0.95V時，極化曲線上出現(xiàn)了一個明顯的氧化膜還原峰。氯離子濃度為0.01mol/L時，鉛離子的穩(wěn)定欠電位沉積電位范圍為0.10～0.15V，鉛的穩(wěn)定氧化溶出電位范圍為0.35～0.40V。鉛離子經(jīng)

5、欠電位沉積后，在陰極形成單原子層的金屬鉛，從熱力學角度可解釋鉛發(fā)生欠電位沉積的原因。
　　 ③自行組裝一套三維電極電化學反應器，并用于研究鉛的過電位沉積。尺寸規(guī)格為20cm×6cm×12cm的陰極三維電極固定床電解槽里，在初始pH=2、槽電壓4.5V、電極間距7cm、填炭量480g、無支持電解質的情況下，電解含鉛廢水120min，使鉛離子的濃度從1mmol.L-1降低為0.0481mmol.L-1，并且在陰極回收得到金屬鉛。三維

6、電極的電化學沉積效果優(yōu)于普通二維電極的電化學沉積效果。電解鉛離子初始濃度為1mmol/L的含鉛廢水120min，二維電極中鉛離子去除率為49.09％，三維電極中鉛離子去除率為95.19％。二維電極體系中支持電解質對鉛的電沉積效果影響較大，其中支持電解質的類型和濃度都影響溶液的電導率，從而影響廢水中鉛離子的去除率。三維電極體系中陰極電解槽內(nèi)的電極材料在高梯度電場的作用下使導電顆?；钚蕴康谋砻鎺щ?，成為新的一極(第三極)，與二維電極相比，三

7、維電極的面體比增加，且粒子間距小，傳質效果極大改善，因而支持電解質對三維電極體系處理效果的影響不如二維電極體系明顯。三維電極體系中，隨電解時間的延長，鉛離子濃度降低，溶液電導率減少，導致電解槽內(nèi)電流逐漸降低。而電解時間延長，氫離子濃度增加，導致電解槽內(nèi)溶液的pH值逐漸下降。三維電解槽作用機理：活性炭增加了工作電極材料的表面積，因而能有效提高反應速度和電解效率，電極反應的驅動力是床內(nèi)各點導電顆粒的電位ψp與電解液的電位ψs之差(ψp-ψs