重金属难以生物降解和破坏,含重金属废水是对环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一。如何彻底消除重金属污染,同时回收含重金属废水中的水和重金属资源,一直是环保研究者们关注的焦点。本课题主要研究了膜分离-电沉积集成处理含重金属废水工艺中电沉积回收重金属过程。实验采用自制电解装置,选择有代表性的重金属铜和镍为研究对象,以其硫酸盐溶液为模拟废水,系统考察电解过程中各因素对重金属沉积电流效率和回收率的影响。结果表明,一定电解时间内,随电流密度增大,铜和镍沉积的电流效率均呈逐渐下降趋势,镍沉积电流效率下降更快,铜和镍回收率逐渐增大。合适的pH值既可有效抑制氢气在阴极析出,又能避免重金属离子发生水解甚至生成沉淀妨碍电解正常进行。实验得出电解回收铜和镍的最佳pH值范围分别为2.5~3和3~5。Cu2+和Ni 2+浓度低时,过电位高,不利于金属析出。本实验中,电解液pH值为3,250 A/m2电流密度下电解10 g/L模拟含铜废水1h,平均电流效率为97.63%。镍浓度大于2000 mg/L,0 ~ 570 A/m2电流密度范围内,镍沉积电流效率最低可保持在20%左右。升高操作温度、加大循环流量以及合适的电极间距都有助于提高铜沉积电流效率和回收率。对于本实验体系,电解回收金属铜适宜的电极间距为21~26 mm。一定电流密度下,随电解时间延长,电解液中重金属离子浓度不断降低,而H+浓度升高,使金属沉积的电流效率降低。在电解槽中加入0.22μm聚醚砜多孔膜,不同电流密度和不同pH值条件下,加隔膜与不加隔膜时电流效率和铜回收率的数值及其随电流密度、pH值和温度的变化规律基本相同。实验中用气相色谱测得阴极槽中氢气含量大于89%,阳极槽中氧气含量大于94%。这表明所用膜可有效分隔阴阳两极产物,而对铜电解效果影响不大。