首尔大学-Kyung Duk Zoh教授JWPE研究论文:Fe、Al电极在氰化物存在下对重金属Cu、Ni、Zn和Cr的去除机理

原文信息

英文题目:

Removal mechanism of heavy metal (Cu, Ni, Zn, and Cr) in the presence of cyanide during electrocoagulation using Fe and Al electrodes

中文题目:

Fe、Al电极在氰化物存在下对重金属Cu、Ni、Zn和Cr的去除机理

作者:

Taeyeon Kim, Tae-Kyoung Kim, Kyung-Duk Zoh*

通讯作者邮箱:

zohkd@snu.ac.kr

作者单位:

Department of Environmental Health Sciences, School of Public Health, Seoul National University, Seoul, 08826, Republic of Korea.

关键词:

Heavy metal(重金属);Electrocoagulation(电絮凝);Cyanide(氰化物);Sludge(污泥);Fe electrode(铁电极)

发表时间2020年

被引频次:据Web of science 分析检索结果显示,截至2023年7月17日该文章被引频次为94次。

原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2214714419316952

文章简介

重金属是金属电镀和采矿业等各种工业废水中常见的污染物。其中,铜(Cu)、锌(Zn)、镍(Ni)、铬(Cr)是电镀废水中经常检测到的重金属,它们对水体环境具有很高的危害性。 在这些重金属中,Ni和Cr已被证实可引起肺癌,过量摄入Zn和Cu则可引起胃痉挛和呕吐。

电镀废水中重金属的去除方法主要有沉淀法、离子交换法、吸附法、混凝法和膜过滤法。沉淀法虽成本较低,但在该过程中会形成大量危废污泥。离子交换法去除重金属较为快速,但受体系pH影响较大。吸附法虽经济,但各种吸附剂吸附能力不同,且吸附剂需要再生。膜分离技术也可以有效地去除重金属,但膜污染问题不容忽视。

本研究采用铁(Fe)和铝(Al)电极电絮凝法同时去除电镀废水中的Cu、Ni、Zn、Cr 四种重金属。由于铁电极产生的Fe2+离子对Cr6+离子的高效还原作用,铁电极对Cr6+离子的去除率高于铝电极。碱性pH下,由于氢氧根(OH)离子更为丰富,有利于电絮凝的进行。对于铁电极,电絮凝过程中,随着电流密度的增加,金属的去除率增加,因为在大电流下,Fe2+离子的浓度更高。铁电极电絮凝处理含上述四种重金属的电镀废水时,在无氰化物的情况下,产生的污泥质量为0.68 ~ 2.50 kg/m3,能耗为0.37 ~ 2.78 kWh/m3;在有氰化物存在的情况下则分别增加到3.64-4.74 kg/m3和4.80-5.04 kWh/m3。铁和铝电极电絮凝所产生的污泥样品红外光谱分析表明,四种重金属均出现了-OH的拉伸峰,说明电絮凝过程中重金属的去除机制主要是金属氢氧化物的沉淀。在有氰化物存在的条件下使用铁电极时,氰化物也通过Fe-CN键吸附在铁泥上。

研究表明,无论氰化物的存在与否,电凝聚在重金属去除方面都是高效节能的,并且污泥的生成量较小。然而,对于各种类型的工业废水,尤其是含有大量有机污染物的工业废水,单一的电絮凝工艺尚无法满足处理要求。在这种情况下,应进一步拓展电絮凝与其他氧化处理工艺的结合方案,以实现重金属和有机污染物的同步去除。

 

*感谢西安建筑科技大学环境与市政工程学院刘嘉栋副教授撰写本文的中文导读。