【摘 要】
:
随着冶金、航空、电子、机械行业的发展,电镀已成为应用领域最广泛的表面处理技术。化学镀镍可为各种导体和绝缘体产品提供光泽和耐腐蚀的镀层,其具有优良的均匀性、耐磨和耐蚀性及稳定性。但同时会产生大量的高毒性、强稳定性和难生物降解性的化学镀镍废水。如果直接排放至自然环境中,镍会随着水环境迁移至土壤环境,破坏生态平衡和土壤结构。并通过食物链进入人体,当人类摄入过量镍会对肠胃产生刺激,引起腹泻;对神经、血液、
论文部分内容阅读
随着冶金、航空、电子、机械行业的发展,电镀已成为应用领域最广泛的表面处理技术。化学镀镍可为各种导体和绝缘体产品提供光泽和耐腐蚀的镀层,其具有优良的均匀性、耐磨和耐蚀性及稳定性。但同时会产生大量的高毒性、强稳定性和难生物降解性的化学镀镍废水。如果直接排放至自然环境中,镍会随着水环境迁移至土壤环境,破坏生态平衡和土壤结构。并通过食物链进入人体,当人类摄入过量镍会对肠胃产生刺激,引起腹泻;对神经、血液、大脑等器官产生病变,甚至诱发癌症。在化学镀镍废水中,污染物主要是镍络合物,传统工艺对镍去除效果不佳。因此,本文以实际化学镀镍废水为目标污染物,研究了电催化协同电沉积、萃取法协同电沉积对实际化学镀镍废水的处理效果。在此基础上进行小试实验及中试实验,确定工艺处理最优参数。本文的研究内容和结果如下:(1)首先采用电催化氧化协同电沉积法处理实际化学镀镍废水,构建了一个高效稳定的电化学系统,以期实现实际化学镀镍废水中镍的回收。此外,研究了电流密度、初始p H值及初始镍离子浓度对电化学系统性能的影响。结果发现电催化协同电沉积体系实现了镍络合物的破络合及镍回收;当电流密度为83.3 m A/cm~2,初始p H值为3.0,初始镍离子浓度为0.01 M时,镍回收率和TOC去除率最佳,分别为94.84%和63.94%。通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线(EDS)、X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对阴极回收产物进行了表征,结果证明回收产物为单质镍。研究证实,电催化氧化协同电沉积体系连续6次循环后镍回收率保持在95%以上,TOC去除率基本维持不变。此外,最佳条件下回收1.0 g镍的能耗为0.05×10-3 k Wh/g,成本为64.113元/kg。(2)采用萃取法协同电沉积法处理实际化学镀镍废水。考察了反应时间、初始p H值、萃取剂投加量、反应温度对镍萃取率的影响。实验结果表明:萃取剂投加量和废水初始p H值对萃取效果有显著的影响,而反应温度对萃取效果无明显影响。当萃取剂投加量为80 m L、初始p H值为6.0时,室温下反应15 min后,镍萃取率最好。此外,通过GC-MS、FT-IR分析了萃取剂反应前后成分,证明了萃取剂具有良好的生命周期、无二次污染。在电沉积过程中,98%左右的镍被回收。通过XRD、SEM和XPS对回收产物进行分析,结果表明,阴极沉积物中主要元素为Ni、O和P,并且镍以零价态的形式存在。在电沉积过程中,Ni2+与OH-反应生成Ni(OH)2,并逐渐还原为金属Ni。(3)基于电催化协同电沉积处理化学镀镍废水的研究,设计了一体化电化学装置,进行了中试实验研究。结果表明:在电流为20 A,初始p H值为3.0条件下,反应180 min后镍回收率保持在90%以上,出水镍离子浓度在80 mg/L-130 mg/L之间。在中试试验中,电催化协同电沉积体系具有较强为稳定性,工艺运行状态良好。不仅实现了废水中镍高效地回收,而且出水口镍离子浓度也满足了园区污水处理厂纳管标准。
其他文献
随着工业化经济的迅速发展,大量化石燃料的燃烧以及汽车尾气的排放造成了严重的空气污染物。氮氧化物(NOx)作为一种典型的空气污染物,可引起诸如雾霾,酸雨或者光化学烟雾等大气环境污染。传统治理NOx污染的方法主要有选择性催化还原,热催化以及物理吸附等,这些方法并不适用于低浓度ppb级NOx的去除,且处理过程容易造成二次污染。光催化作为一种高效的绿色技术,近几十年来呈现出广阔的应用潜能。Zn2SnO4作
近年来,由食品中细菌引发的食源性疾病是当前中国乃至世界的头号食品安全问题,为了确保食品安全,使用可靠、有效的方法检测食品中细菌是至关重要的。传统的对食品中细菌的检测方法操作步骤繁琐、成本较高、耗时耗力,越来越不能满足现今社会对快消食品的快速、准确及现场检测的需求,因而建立简便、快速、高灵敏度的检测方法具有良好的应用前景。本研究通过构建多功能集成纳米传感器,研究了基于此传感器的食品中大肠杆菌特异性S
近年来,中国经历了与快速城市化和气候变化相关的严重且持续的空气污染,阻碍了社会可持续发展。各种形式的空气污染是一个令人关注的问题,是中国现阶段面临的最主要生态环境问题之一。典型空气污染物,例如氮氧化物(NOx)和挥发性有机物(VOCs),不仅严重威胁生态环境安全,而且具有―三致效应”危害人体健康。目前已经开发了多种技术来控制空气污染并减轻其对人类健康和生态环境的不利影响,但依然有高能耗、高成本、二
肌原纤维蛋白(Myofibrillar Proteins,MPs)是肌肉的主体蛋白,决定着肉制品的品质。然而,肉制品在加工过程中会面临空气中的氧气以及金属器械中的铁、铜等金属离子加速催化肌肉蛋白氧化的问题,肌原纤维蛋白的过度氧化会严重影响肉制品口感、色泽、气味、质地等品质。随着人们生活水平的提高和健康意识的增强,绿色天然食品日益受到消费者的青睐,目前肉制品加工业常使用的传统合成抗氧化剂面临化学毒性
当前,空气污染是发展中国家面临的主要挑战之一。其中,化石燃料燃烧和汽车尾气排放的氮氧化物是引起酸雨和光化学烟雾的主要原因之一,危害生态环境安全。同时,由氮氧化物等污染物引起的空气污染日益严重,严重影响了人类的生活质量和健康。氮氧化物的传统净化技术包括吸附技术(如活性炭、硅胶等吸附剂)、热催化、生物处理、选择性催化还原技术等。然而,这类技术具有成本高,二次污染严重等问题。因此,探索一种清洁高效的新技
随着经济的高速发展与居民生活水平的提升,我国水环境污染问题逐渐恶化。为了构建绿色可持续的发展型社会环境,相关部门对污水厂排放指标提出了更高的要求。然而,现阶段污水厂为了达标排放,常采用粗放、保守的方式进行管理,缺乏智能化管理方案。此外,污水处理过程是多变量、非线性、强耦合系统,具有高度复杂性。因此,污水处理管理方案面临着诸多挑战。近年来,主流的污水处理系统管理方案可分为两类:ASMs模型和数据驱动
近年来,水环境中残留的抗生素已给环境和人类健康带来了潜在的风险和影响,如何高效去除抗生素成为人们日益关注的议题。由于目前常规的处理工艺存在处理效率低、周期长等问题,开发一种高效而经济的抗生素处理技术具有重要意义。四环素类抗生素作为世界第二大类抗生素,使用十分广泛。微纳米气泡(MBs)由于其更小的尺寸,更慢的上升速度、更大的界面面积、更高的内压和更长的停留时间,在环境领域中有了迅速的发展。本论文选取
硝酸盐(NO3-)是水体中一种稳定的氧阴离子污染物,是造成湖泊富营养化的主要原因,并对邻近的哺乳动物、居民造成公共健康危险。在众多的处理技术中,电催化还原硝酸盐(ENRR)是极具应用潜力的绿色脱氮技术。该过程反应条件温和、不产生污泥、无二次污染。Cu基催化材料在ENRR反应过程中,缺电子Cuδ+是其主要活性位,但ENRR反应工作电压较负,Cuδ+会被还原为Cu~0。因此,稳定Cuδ+是提高Cu基催
近几年来,挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,VOCs)的污染问题备受关注,成为了当前最需要解决的环境污染问题之一。光催化氧化技术作为一种环境友好的绿色技术,能在温和条件下将VOCs直接降解成无害的二氧化碳和水,该方法是VOCs净化最有应用前景的技术之一。二氧化锡(Tin Oxide,SnO2),作为一种典型的n型半导体材料,不仅拥有出色的稳定性,还具有优异的光电性
与传统渔业相比,工厂化循环水养殖系统(Recirculation Aquaculture System,RAS)因其养殖密度高、水循环率高、可有效去除水中有毒有害物质、环境友好等优点广泛应用于水产养殖业。生物过滤系统作为RAS水处理的核心单元,主要依靠附着在填料上的生物膜与水的充分接触增加反应器内的生物量和生物种类,从而提高反应器的水处理效率,为养殖水产品提供健康的水生环境。本论文通过筛选出脱氮效