【摘要】：污泥中重金屬離子的去除是污泥資源化利用過程中要面臨的一個(gè)關(guān)鍵問題。本論文首先探討了采用雙極膜結(jié)合離子交換膜技術(shù),通過單個(gè)污泥室去除污泥中含有的Cu、Ni兩種重金屬,確定了最佳的實(shí)驗(yàn)條件:陽極室中支持電解質(zhì)硝酸的濃度為0.2mol/L,陰極室中支持電解質(zhì)硝酸鈉的濃度為0.8mol/L,電流密度為2mA/cm2。研究表明,隨著通電時(shí)間的增加,污泥室中pH值和槽電壓快速下降,并逐漸趨于一穩(wěn)定值(pH值約為2.5,槽電壓約為2.51V)。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下,當(dāng)通電240h時(shí),污泥中Cu離子的去除率可達(dá)81%,Ni離子的去除率可達(dá)72%。電解能耗為0.4912kw.h/kg。采用雙極膜結(jié)合離子交換膜技術(shù),通過單個(gè)污泥室在酸化條件下對(duì)去除污泥中含有的Cu和Ni離子進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明,隨著通電時(shí)間的增加,同樣地,污泥室中pH值和槽電壓快速下降,并逐漸趨于一穩(wěn)定值(pH值約為2,槽電壓約為2V,均較沒有酸化時(shí)低)。在電流密度為2mA/cm2時(shí),污泥室中pH值調(diào)為3.5時(shí),污泥室中Cu離子的去除率最高可達(dá)83.49%,去除時(shí)間僅需162 h,Ni離子的去除率最高可達(dá)73.13%,去除時(shí)間僅需150 h,較沒有酸化時(shí)(240h)大大縮短。通電時(shí)間162h,整個(gè)過程電流效率為43.99%,電能損耗為0.2349kw·h/kg,低于沒有酸化時(shí)的0.4912kw.h/kg。參考Tessier方法,對(duì)處理前后污泥樣品中重金屬元素的五種形態(tài)進(jìn)行分析。分析結(jié)果表明,在電流密度為2mA/cm2時(shí),污泥室中pH值調(diào)為3.5時(shí),處理后污泥中交換態(tài)銅、碳酸鹽結(jié)合態(tài)銅、鐵錳氧化態(tài)銅、有機(jī)結(jié)合態(tài)銅和殘?jiān)鼞B(tài)銅的去除率分別為64.26%、69.90%、66.74%、91.64%和93.95%;處理后污泥中交換態(tài)鎳、碳酸鹽結(jié)合態(tài)鎳、鐵錳氧化態(tài)鎳、有機(jī)結(jié)合態(tài)鎳和殘?jiān)鼞B(tài)鎳的去除率分別為22.44%、27.96%、44.06%、85.65%、89.36%。說明較難析出態(tài)的重金屬離子向較易析出態(tài)的重金屬離子轉(zhuǎn)化而除去。采用雙極膜結(jié)合離子交換膜技術(shù),通過多個(gè)污泥室和金屬離子室交替串聯(lián)對(duì)去除污泥中Cu和Ni離子進(jìn)行了研究,研究結(jié)果表明,在電流密度為2mA/cm2時(shí),污泥室pH值為3.5時(shí),采用二個(gè)或三個(gè)污泥室與金屬離子室交替串聯(lián),各污泥室中Cu離子的去除率分別可達(dá)85.11%、64.17%和85.22%、57.29%、81.52%,去除所需時(shí)間分別為168h、168h和156h、180h、180h。各污泥室中Ni離子的去除率分別可達(dá)75.01%、56.71%和75.06%、63.03%、73.02%,去除所需時(shí)間分別為 132h、168h和 132h、168h、144h;隨著通電時(shí)間的增加,槽電壓和污泥室pH值快速下降并逐漸趨于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定值,pH值約為2.0～2.3,不同污泥室的pH值略有差別。當(dāng)采用兩個(gè)污泥室交替串聯(lián)時(shí),通電時(shí)間為168h,整個(gè)電解過程電流效率為79.86%,電能損耗為0.1712kw·h/kg,低于單個(gè)污泥室時(shí)的電能損耗(0.2349kw·h/kg)。當(dāng)采用三個(gè)污泥室交替串聯(lián)時(shí),通電時(shí)間為180h,整個(gè)電解過程電流效率為125.96%,電能損耗為0.15641kw·h/kg,低于二個(gè)污泥室時(shí)的電能損耗(0.1712kw·h/kg)�？梢姴捎秒p極膜技術(shù)通過污泥室和金屬離子室交替串聯(lián)可實(shí)現(xiàn)一對(duì)電極同時(shí)處理多個(gè)污泥室,提高電流效率,減少電極表面副反應(yīng)的發(fā)生,降低能耗,使電槽更加緊湊,提高電槽的空間利用率。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：福建師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X703

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本文編號(hào)：2288743