稀有金属钨和钼具有良好的物理化学性质,在日常生活和生产领域有着广泛的应用,但钨和钼常共同存在于钨钼工业废水中,回收与分离钨和钼是一技术难题,传统的化学和电化学方法成本高,流程复杂,二次污染严重。而近年来新兴的生物电化学系统(BESs)是一种清洁有效的污水处理新技术,其在回收与分离金属领域已经有很多的报道,其能够在阳极处理有机废水的同时,阴极回收与分离金属,无需任何能量的输入,无二次污染,并且通过改变连接反应器的个数和连接方式,可以改变BESs的阴极电势,同时实现具有不同氧化还原电位的多种金属的回收与分离。因此本次实验将探究耦合型BESs对混合污水中钨和钼的回收与分离。(1)首先探究了9种不同的连接方式,其中单个BES与3个并联BESs串联对钨钼的回收与分离相对于其他连接方式具有更优的效果,实验结果表明:单个BES回收了27.6±1.2%的钨和75.4±2.1%的钼,钨钼分离系数达到8.1±0.2,产氢0.34±0.01m3/m3 d,而3个并联的BESs仅回收了12.3±0.9%的钨和52.6±2.2%的钼,钨钼分离系数7.9±0.5。这归结于在此种连接方式下,串联的单个BES拥有更负的阴极电势和更大的电流密度,而3个并联的BESs充当了电源,其电能有一部分供给了串联的单个BES,因此造成了这两部分的差别。而在不耦合情况下,单个BES仅回收了15.3±1.7%的钨和60.1±1.6%的钼,3个并联BESs回收了12.9±1.3%的钨和56.1±2.0%的钼。与单独钨钼溶液相比,混合情况下,单个BES对钨的回收是单独钨溶液的4.0倍,对钼回收是单独钼溶液的1.2倍,而3个并联BESs分别为3.7倍和1.1倍。(2)耦合系统BES-3-1处理酸性钨钼混合废水的时间过程表明,系统在1~6 h过程中单个BES和3个并联BESs对钨钼的沉积呈现增加的趋势,其中在第6 h达到最高值,单个BES对钨沉积率为34.6±1.0%,对钼沉积率为80.8±0.8%;3个并联BESs对钨沉积率为25.3±1.1%,对钼沉积率为59.1±1.4%。超过6 h后钨和钼的沉积率均呈现降低的趋势,这是由于pH升高导致沉积在电极上的钨钼又溶解所致。耦合系统BES-3-1适合回收和分离含钼低含钨多的酸性废水,其中在W:Mo=1:0.01时能够实现对钼的完全回收,钨钼的完全分离。BES-3-1对pH=2的钨钼混合废水回收分离效果最好,过低的pH会导致不锈钢片电极表面过度的析氢,不利于钨钼的沉积,高pH不利于钨钼得电子发生还原反应,不利于钨钼的沉积。对不同组合电极材料的研究表明,SSS-SSS组合对钨钼的回收分离效果最好,CR-SSS组合更有利于单个BES的产氢,产氢速率能够达到0.82±0.12 m3/m3 d。在钨钼金属浓度达到0.05 mmol/L以下时候能够实现钼的完全回收和钨钼的完全分离。本实验用耦合形式的BESs系统成功实现了钨钼的回收和分离,混合污水钨钼的溶液条件以及反应器的不同连接方式对耦合BESs系统对钨钼的回收和分离以及系统的电化学性能具有重要的作用。