電解法在稀土廢水處理中的研究應(yīng)用

張亮玖，楊桂林

（1.中鋁廣西國盛稀土開發(fā)有限公司，廣西 崇左 532200；2.北京有色金屬研究總院，北京 100088）

電解法在稀土廢水處理中的研究應(yīng)用

張亮玖1，楊桂林2

（1.中鋁廣西國盛稀土開發(fā)有限公司，廣西 崇左 532200；2.北京有色金屬研究總院，北京 100088）

本文闡述了電解法處理稀土廢水中COD的反應(yīng)原理，研究了pH值、氯離子濃度、電解反應(yīng)時(shí)間對電解法處理稀土廢水中COD的影響。研究結(jié)果表明，當(dāng)pH=6～9，電解時(shí)間在2～5min，氯離子濃度在24g·L-1以上時(shí)，電解反應(yīng)去除稀土廢水中COD的效果較佳。

電解；稀土廢水；處理；COD

化學(xué)需氧量（COD）是稀土工業(yè)廢水處理的一個(gè)重要指標(biāo)。通常業(yè)內(nèi)處理COD的方法包括物理法、化學(xué)法和物理化學(xué)混用法。物理法是通過沉降隔油、氣浮法等將有機(jī)物與廢水分離，達(dá)到降COD的目的，雖成本低但效果較差?；瘜W(xué)法是通過氧化還原反應(yīng)或中和沉降來降低COD，其運(yùn)行成本較高。混用法是結(jié)合兩者的特點(diǎn)，將兩種方法混合使用以期達(dá)到更好的降COD效果，其運(yùn)行成本高，流程復(fù)雜。

電解法作為一種新型廢水處理法，已經(jīng)在印染等行業(yè)做了大量研究工作[1-2]，其原理是通過電化學(xué)作用來凈化廢水，核心部件是一個(gè)電解反應(yīng)器，通過直流電解產(chǎn)生的系列電化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到降低COD的目的。本文通過試驗(yàn)，對電解法去除稀土分離廢水COD的條件進(jìn)行了研究。

1 反應(yīng)原理

稀土廢水含鹽量較高，具有較好的導(dǎo)電性。在稀土廢水中加一定的直流電場，稀土廢水會(huì)發(fā)生電解反應(yīng)，在陰極放出氫氣，從而增加溶液中的OH-，陽極生成的氯氣在它逸出之前可與OH-作用生成次氯酸鹽，次氯酸鹽將廢水中的有機(jī)物質(zhì)氧化，從而達(dá)到降低COD的目的[3]。

2 試驗(yàn)研究與分析

在自制的電解槽中加入5L的稀土廢水，電解電極間通上電，電壓12V，電流10A，通過不同的試驗(yàn)條件研究電解法去除稀土廢水中COD的影響因素。

2.1 pH值對電解法去除稀土廢水中COD的影響

試驗(yàn)條件：稀土廢水中氯離子濃度為24g·L-1，電解反應(yīng)時(shí)間2min，pH分別為3、6、7、8、9。表1列出了在不同pH條件下，各自進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)的電解反應(yīng)去除COD的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

表1 不同pH條件下COD的去除效果

從表1中數(shù)據(jù)可以看出，pH=6～9時(shí)，COD去除率為57%～60%；pH=3時(shí)，COD去除率僅為34.44%。這是因?yàn)樵谒嵝詶l件下，次氯酸鹽與廢水中的鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，降低了次氯酸鹽的使用效率，因此采用電解法處理稀土廢水去除COD時(shí)，一般應(yīng)預(yù)先調(diào)節(jié)使pH=6～9。

2.2 電解反應(yīng)時(shí)間對電解法去除稀土廢水中COD的影響

試驗(yàn)條件：稀土廢水中氯離子濃度為24g·L-1，pH=8，電解反應(yīng)時(shí)間分別為1min、2min、5min、10min。表2和圖1列出了在不同電解反應(yīng)時(shí)間下，各自進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)的電解反應(yīng)去除COD的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

表2 不同電解時(shí)間的COD去除效果

圖1 不同電解時(shí)間的COD去除效果圖

從表2數(shù)據(jù)中可以看出，電解反應(yīng)時(shí)間影響著COD的去除效果，電解時(shí)間在2min時(shí)，COD降到了100mg·L-1左右，2～5min時(shí)COD變化開始趨緩，超過5min后COD維持在50～70mg·L-1之間。圖1列出了電解反應(yīng)時(shí)間與COD去除率的關(guān)系，可以看出，隨著電解反應(yīng)時(shí)間的加長，COD的去除率不斷增大，殘留COD不斷減少，當(dāng)電解時(shí)間超過5min后，COD去除率趨于穩(wěn)定，在75%左右。通過上述分析得出電解反應(yīng)時(shí)間在5min左右為宜。

2.3 氯離子濃度對電解法去除稀土廢水中COD的影響

試驗(yàn)條件：pH=8，電解反應(yīng)時(shí)間2min，稀土廢水中氯離子濃度分別為為6、12、18、24、30g·L-1。表3和圖2列出了在不同氯離子濃度下，各自進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果。

從表3的數(shù)據(jù)可看出，當(dāng)氯離子濃度在0～6g·L-1之間基本沒有去除效果，COD無明顯變化；在6～24g·L-1之間，去除效果隨氯離子濃度增大而增加，COD逐漸降到100mg·L-1左右；大于24g·L-1時(shí)，COD無明顯降低。從圖2可看出，氯離子濃度對COD去除效果的影響呈S型變化。結(jié)合表3和圖2可知，電解時(shí)氯離子濃度應(yīng)大于24g·L-1。

表3 不同氯離子濃度的COD去除效果

圖2 不同氯離子濃度的COD去除效果圖

3 結(jié)論

1）用電解法處理稀土廢水可有效降低廢水的COD。

2）影響電解法處理稀土廢水中COD的主要因素是pH值、電解時(shí)間和氯離子濃度，優(yōu)化條件為：電解pH=6～9，時(shí)間控制在5min左右，氯離子濃度應(yīng)大于24g·L-1。

[1] 杜國勇.次氯酸鈉氧化去除氣田水中COD研究[J].石油與天然氣化工，2003，32(3)：185-186.

[2] 彭賢玉，郭保生，劉芳，等.內(nèi)電解法處理印染廢水的研究[J].硅谷，2008(20)：5.

[3] 于秀娟，王寶貞，孫紅，黃安君.鐵屑內(nèi)電解法處理印染廢水的研究與應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)與管理，1996(1)：9-10.

Application of Electrolysis in Rare Earth Wastewater Treatment

ZHANG Liangjiu1, YANG Guilin2
(1.Chinalco Guangxi Guosheng Rare Earth Development Co. Ltd., Chongzuo 532200, China; 2.General Research Institute for Nonferrous Metals, Beijing 100088, China)

The reaction principle of electrolysis for removing COD in rare earth wastewater was described. The effects of pH value, chloride ion concentration and electrolysis reacting time on the COD removal rate of rare earth wastewater were studied. The results showed that when the pH value was 6～9, the reacting time was 2～5min, and the chloride ion concentration was above 24g/L, the removal effciency of COD in rare earth wastewater was better.

electrolysis; rare earth wastewater; treatment; COD

X 703

A

1671 -9905(2016)12 -0043-02

2016-10-10