基于电化学法处理废水中Sb(Ⅴ)的优化技术研究

来源 :浙江大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:sxiaohui8709252
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锑(Sb)的大规模开采与广泛应用使得大量的锑污染物被排放到大气、土壤和水生态系统中,对水环境造成严重污染。尽管已有多种技术手段与方法被应用于含锑废水的处理,但这些方法都存在着一定的局限与不足。电絮凝法具有对废水水质适应性强、去除范围广、操作维护简单等优势,但传统的以铁、铝为电极的电絮凝法对Sb(V)的去除效率还有待进一步提升。为此,本研究提出一种铁锰复合电化学技术,通过在电化学反应中引入锰介质,在没有药剂添加的前提下,依靠电絮凝反应或微电解反应生成铁锰复合双氢氧化物絮体,提高Sb(V)的去除效率,并通过对电化学反应中生成的絮体进行微观结构分析与吸附行为研究,探究了铁锰复合双氢氧化物形成与Sb(V)去除的机理。本研究为电化学法处理Sb(V)废水提供了一种新的思路与一定的理论基础,对缓解锑污染问题具有重要意义,主要研究内容如下:(1)在传统的以铁为电极的电絮凝体系的基础上,利用废铁屑、废锰屑构建铁锰复合电极作为阳极,进行电絮凝实验。研究发现,使用铁锰电絮凝法,能显著提高Sb(V)去除效率。当电流浓度为0.175 A/L,Sb(V)初始浓度为1mg/L时,反应60分钟,铁锰电絮凝的Sb(V)去除率可以达到95.19%,而铁电絮凝对Sb(V)的去除率仅为81.8%。铁锰电絮凝法的处理效果受多种因素影响,其中,Sb(V)的去除率随电流浓度的增大而增加,随阳极中的铁锰比降低呈现先升高后降低的趋势。利用XRD、SEM、BET等技术对电絮凝反应中生成的铁锰絮体与铁絮体进行表征分析。结果表明,铁锰絮体主要为锰取代Fe OOH构象,呈现纳米片状结构,比表面积与孔容大。吸附实验结果证实,铁锰絮凝体对Sb(V)的吸附能力是铁絮凝体的2.5倍。吸附等温模型拟合结果显示,相比于Freundlich模型,铁絮体和铁锰絮体的吸附行为更符合Langmuir模型,因此,铁絮体和铁锰絮体在本研究中的吸附过程为单层化学吸附和不可逆吸附。(2)在传统的以铁碳为填料的微电解体系的基础上,利用废铁屑、废锰屑、活性炭构建铁锰碳复合填料,进行微电解实验。结果表明,相同工况下,铁锰碳微电解对Sb(V)的去除率比传统的铁碳微电解提高了7.60%-9.67%。铁锰碳微电解法的处理效果受多种因素影响,其中,实验工况下,Sb(V)的去除率随水力停留时间的增长先上升后趋于稳定,随铁碳比的增大而减小,随着填料中的锰含量增加呈现先升高后降低的趋势。利用XRD、SEM、BET、XPS等技术对微电解反应中生成的铁锰絮体与铁絮体进行表征分析。结果表明,铁锰絮体主要为锰取代Fe OOH构象,呈现六边形纳米片状结构,比表面积大,孔隙发达,吸附性能好。XPS分析表明,微电解填料中锰元素的添加导致絮体中Fe2+的含量上升,Fe3+的含量降低,并促使Sb(V)的还原反应正向进行。
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