MBR污水处理一体化设备 装置
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电沉积在重金属废水处理领域的应用
由于具有设备化程度高、占地面积小、简单易控、经济可行和环境友好等优势，电沉积技术在重金属废水处理领域应用较多。重金属离子电沉积还原过程中，由于电还原能力强，且不需要添加大量还原药剂，杂质离子少，形成的金属沉积物纯度高，分离提纯操作简便，尤其是对高纯度贵金属（Au、Ag、Ni等）的回收具有很高的经济价值，将其广泛应用于电镀、电子等行业废水资源化处理有较大发展前景。Choi等采用电沉积处理硝酸铜蚀刻废液，可回收得到超高纯（99.9%）金属铜。Liu等采用交流电沉积法处理高浓度重金属工业废水，以氧化石墨烯修饰碳纤维为电极材料，发现与相同材料的物理吸附相比，电沉积容量高出两个数量级，达29g重金属/g氧化石墨烯以上，回收率显著高于传统吸附过程，而且易于分别回收废水中的不同重金属。此外，由于大量削减了化学试剂的加入，有毒污泥等危废的产生量大幅降低，节约了危废处理费用，电沉积法处理重金属废水的综合处理成本显著降低。
不过，单独应用电沉积法还存在很多局限性，如低浓度重金属废水处理效果较差，所以常将电沉积技术与离子交换技术、膜技术、生物膜技术等联合使用。离子交换技术和膜技术可以用来浓缩重金属废水，浓缩后的废水再经过电沉积进行处理。膜技术还可以提高系统对重金属的选择性，分离出纯度更高的金属。Bhatluri、Supriyo将电沉积技术与支撑液膜（SLM）技术结合，发明了一种新的系统和方法。他们通过将电极表面上沉积的重金属与电势耦合来增强重金属的分离和回收，其中SLM过程的膜相是具有选择性的载体-溶剂组合，分离的金属碳酸盐通过电沉积产生纯金属。王刚等[84]采用扩散渗析与电沉积联合技术回收酸性含铜树脂脱附液，通过扩散渗析回收80.2%的废酸，扩散渗析的出水再通过电沉积处理，在9V电压下反应300min，铜的回收率达到98.2%，纯度高达98.9%。生物膜技术可以在吸附重金属离子的同时，去除废水中大量的有机污染物。将生物膜法与电沉积法相结合，对成分复杂的废水具有较高的去除率，还可以有效降低能耗。Li等将生物膜法与电沉积法结合，研究其对废水中有机物的降解和重金属离子的去除，发现联合处理时废水中Cu2+和Cr3+的去除率分别比单独电沉积处理提高15%和25%，同时有机物去除率达到90%。Zhang等开发了一种乙醇-金属耦合氧化还原燃料电池，在回收水溶液中Au、Ag、Cu的同时，还能向外发电，经济效益得到了进一步提高。Song等通过萃取和离子液体预处理含Ru、Co、Pt、Cr的混合液，得到A336/体系，然后进行电沉积，可以实现Ru的高效提取，提取率达到81.5%～95.6%。
需要说明的是，除了直接处理重金属废水，电沉积法还可间接处理含重金属的固体废弃物，如冲天炉铸铁的过程中产生的富含Zn和Fe的粉尘。Bakkar等[88]将该粉尘溶解于适宜浓度的、尿素、乙二醇混合液中形成共晶溶剂，通过水热反应，该溶剂选择性地提取粉尘中的锌，而铁则以Fe2O3等形式存在于浸出渣中去除，后将含Zn2+的浸出液配制成电解液后，采用中等还原电位沉积，得到了高纯度的Zn金属。
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