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阴极pH控制对电动去除电镀污泥重金属的影响

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【中文关键词】电镀污泥  重金属  缓冲液  电动修复  
【摘要】采用电动修复装置,选用电镀污泥作为试验材料,试验设计了3 个不同pH 值的阴极缓冲液处理,施加直流电压32 V,运行7 d,研究了不同pH 值阴极缓冲液对电镀污泥电动修复过程的影响. 结果表明,阴极缓冲液pH 值的变化,影响了电动过程中电流大小,pH 较低时,电流较大; pH 较高时,电流较小. 电动修复后,各处理电镀污泥重金属的电动修复效果不同,其中,pH 值控制为3 时,Ni、Cu、Zn 和Cr 的去除率分别达到70%、59%、30%和29%,而Pb 的去除率在pH 值控制为5 时去除率达46%. 各处理截面重金属浓度较实验前都有不同程度的降低,其中Cu、Pb 和Ni 在不同污泥截面分布较均匀,而Cr 和Zn 在各截面分布波动较大. 电动修复对各种形态的重金属都有不同程度的去除,对可交换态和铁锰氧化物态的去除效果较差,对碳酸盐结合态和残渣态有明显去除,有机硫化物态去除效果一般.
【部分正文预览】

电动修复是多种学科综合发展起来的一项新技术,是物理化学、环境化学、分析化学、土壤化学和电化学等学科知识的交叉[1-2]. 同时它作为一门新兴的绿色环境修复技术,具有去除效率高、处理时间短、并能同时去除几种重金属等特点,特别是对去除导水率较差的城市污泥中重金属具有非常明显的优势[3]. 目前,国内有应用电动修复技术有效去除土壤中的重金属和有机污染物的报道[4-9]. 国外亦对该技术在实验室和现场进行了研究[7]. 这些研究报道大多以人工配制的污染土壤或者单一重金属污染土壤[9]为试验材料,而对多种重金属复合污染的电镀污泥研究却鲜有报道. pH 控制着土壤溶液中离子的吸附与解吸、沉淀与溶解等,而且酸度对电渗速度、电流强度、自由离子浓度、电导率有明显影响,所以如何控制土壤pH 值是电动修复技术的关键[1]. 当前,电解液组分和pH 值的影响是电动修复技术的一个研究热点[10-13],在电动修复运行过程中,由于电解反应,阴极产生的OH - 将向阳极方向移动,而带正电的重金属离子将与OH - 在土柱中的某点相遇,并生成重金属沉淀,从而影响重金属的去除,还可能堵塞土壤微孔,致使土壤电导降低,修复效率下降,故控制阴极pH以提高重金属的修复效率十分必要[14]. 为了控制阴极区的pH,可通过添加酸来消除电极反应产生的OH -[15-16],其中,有机酸具有较好的应用前景,这是因为大多数有机酸形成的金属配合物是水溶性的,同时,它也是环境安全和生物可降解的. 本实验选用不同pH 的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液作为阴极处理液以及0. 001 mol·L - 1的HNO3溶液作为阳极处理液,研究了不同pH 阴极缓冲液条件下,电动技术对电镀污泥的重金属污染修复效果,并分析了重金属的迁移和分布情况.

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