中国科学院生态环境研究中心机构知识库
Advanced  
RCEES OpenIR  > 环境水质学国家重点实验室  > 学位论文
题名: 铜络合物的氧化破络合及电还原回收铜研究
作者: 曾华斌
学位类别: 硕士
答辩日期: 2016-05
授予单位: 中国科学院研究生院
授予地点: 北京
导师: 赵旭
关键词: 光电催化,电镀废水,破络合,铜回收 ; Photoelectrocatalysis, Electroplating wastewater, Decomplexation,Cu recovrey
其他题名: Decomplexation of Cu Complexes and Recovery of Cu by Electro-Recution
学位专业: 环境工程
中文摘要:     铜络合物常见于电镀工业废水中,传统工艺对重金属络合物的去除能力有限。电镀废水中常见的络合剂有EDTA和CN-等。本文选择Cu-EDTA和Cu(CN)32-为目标污染物,详细研究了外加双氧水、氯化钠和过硫酸根对光电催化氧化破络合与同步铜回收的强化效果以及强化的过程机理,同时对实际含铜络合物废水的处理效果也进行了考察。本论文主要研究内容和结果如下:
(1)首先详细研究了外加双氧水对光电催化氧化破络合 Cu-EDTA和铜回收的强化作用(H2O2-PEC),结果发现与光电催化体系(PEC)相比,双氧水的加入可以实现将体系的破络合过程和铜回收过程的强化:在光电催化体系中加入了双氧水后,破络合过程的一级动力学拟合常数从 0.0677  min-1(R2=0.966)提高到了0.0880 min-1(R2=0.968);铜回收过程中的动力学常数从 0.0607 min-1(R2=0.976)提高到了 0.0749 min-1 (R2 =0.986)。高电流密度、高双氧水浓度和2.5~3.5的初始 pH值有利于  H2O2-PEC体系。氯离子的加入同样可以实现光电催化过程
的强化(EC-PEC):在光电催化体系中加入了双氧水后,破络合过程的一级动力学拟合常数从0.0272 min-1 (R2=0.987)提高到了 0.0632 in-1 (R2=0.987);铜回收过程中的动力学常数从0.0249min-1(R2  =0.954)提高到了0.0565min-1(R2=0.993)。高氯离子浓度、低初始 pH值和  1.0 mA/cm2的电流密度有利于EC-PEC在破络合氧化与铜回收的进行。通过在相同条件下对 PEC、H2O2-PEC和 EC-PEC三个体系进行比较,发现 EC-PEC体系对光电催化破络合与铜回收过程的强化效果最明显,但是 H2O2-PEC过程的出水中有机物的矿化度更高。
(2)过硫酸根的加入对光电催化破络合过程和铜回收过程具有明显的强化作用,在 PEC/S2O82-体系中,当电流密度为 0.2 mA/cm2时,铜络合物的去除率从 47.5%提高到了98.4%,相应的,铜回收率从47.4%提高到了 98.3%。高电流密度有利于强化过程;过硫酸根投加量过高或过低均不利于强化作用,本体系中 5mM的过硫酸根加量强化效果最好。过硫酸根具有明显的酸化作用,初始  pH值影响较小。实验证明:在本体系内,过硫酸根不仅可被紫外光活化,还可以被阴极活化产生硫酸根自由基。在反应初期体系内的过硫酸根可以被紫外光和阴极快速活化,从而实现 Cu-EDTA的快速破络合;同时,由于过硫酸根的酸化作用,体系将会迅速降低到酸性,这将有利于 Cu-EDTA及其中间产物的进一步降解和后续的铜回收。
(3)最后,针对实际含铜电镀废水,采用直接电沉积和化学沉淀法对不同形态的铜废水进行处理和比较。以浓度在 800~900 mg/L的含铜废水为原水,酸铜废水、焦铜废水、碱铜废水和上色废水 60 min电化学铜回收率分别为  85.15%、59.29%、32.32%和 10.43%。结果表明:铜回收从难到易分别为酸铜废水>焦铜废水>碱铜废水>上色废水。高电流密度、低  pH值利于铜回收。加入次氯酸钠则可以实现碱铜废水和上色废水中铜氰络合物的氧化破络合与铜的同步沉淀回收。
英文摘要:   Cu-complexes  widely existed  in  wastewater from  the  electroplating industry.However,  the  complexation  of   Cu2+  between  chelating  agents  may   impede  the efficient treatment  by conditional processes.  The EDTA and CN-  are the commonly used chelating   agent   in  the   wastewater,  hence,   we  chose   the   Cu-EDTA  and Cu(CN)32-    as   the    target   pollutants    and    investigated   the    enhancement    of photoelectrocatalytic (PEC)  decomplexation  and Cu  recovery  with the  addition of H2O2, Cl- and  S2O82- and the treatment  of real wastewater containing  Cu complexes by electrochemical  processes  and chemical  precipitation. The  results are  exhibited
below.
(1) Firstly,  we investigated the enhancement  of H2O2  addition in the processes of PEC decomplexation and  Cu recovery. Compared with the  pure PEC process, the addition  of  H2O2  can  provided  efficient  decomplexation  of  Cu-EDTA and  rapid recovery  of  Cu.  After  the  addition  of  H2O2,  the  first-order  kinetics  constant  of decomplexation  was   increased  from   0.0677   min-1 (R2=0.966)   to   0.0880  min-1(R2=0.968),  and  the first-order  kinetics  constant  in  the  Cu recovery  process  was increased from  0.0607 min-1 (R2 =0.976) to  0.0749 min-1  (R2 =0.986). High  current density, high  concentration of H2O2 and  initial solution pH  of 2.3~3.5 benefited the performance of  H2O2-PEC  process. Similar  enhancement  was observed  by adding Cl- into the PEC  process (EC-PEC process). After  the addition of Cl-, the first-order kinetics constant of  decomplexation was increased from  0.0272 min-1 (R2=0.987) to 0.0632  min-1 (R2=0.987),  and  the  first-order kinetics  constant  in the  Cu  recovery process was  increased from  0.0249 min-1 (R2 =0.954)  to 0.0565  min-1 (R2   =0.993). High concentration of Cl- addition,  low initial solution pH and the current density  of 1 mA/cm2  were the optimum  parameters in the EC-PEC  process. The enhancement performance in  the EC-PEC  process was  more obvious  than that in  the H2O2-PEC process, while  the effluent  of H2O2-PEC  process was  more environmental-friendly due to its higher mineralization degree and less generation of the by-products.
(2) The  obvious enhancement  of both  PEC  decomplexation of  Cu-EDTA and Cu  recovery was  observed in  our  study. At  a  current density  of  0.2 mA/cm2,  the removal efficiency of  Cu complexes was  increased from 47.5%  in the PEC  process to   98.4%    with    the   S2O82-    addition   into    the   PEC    process    (PEC/S2O82-). Correspondently,  recovery percentage  of  Cu2+  ions  was increased  to  47.4%  from 98.3%  within  60  min.   High  current  density  and  the  S2O82-   addition  of  5  mM benefited the PEC  process with addition of S2O82- (PEC/S2O82-). As the  acidification of  S2O82-  can  be   obtained,  consequently,  nearly  no  influence  of   S2O82-  on  the PEC/S2O82- process  was observed. On  the other hand,  besides the  activation of UV irradiation,  the activation  of  S2O82-  into SO4•-  radicals  by  cathodic reduction  also occurred.  In conclusion,  combined  with cathodic  activation,  SO4•- radicals  can  be activated  by  UV irradiation  of  S2O82-,  the  generated  SO4•-  radicals enhanced  the oxidation  of  Cu-EDTA.  After   the  consumption  of  S2O82-,  the   Cu  recovery  via cathodic reduction proceeded quickly.
(3)    Finally,    we    treated    various    real     electroplating    wastewaters    by electrodeposition  and  chemical   precipitation.  Using  the  wastewater  at   the  Cu2+ concentration of 800~900 mg/L, the recovery ratio of Cu in the Suantong wastewater, Jiaotong  wastewater, Jiantong  wastewater  and  Shangse  wastewater  were 85.15%, 59.29%,  32.32%  and   10.43%,  respectively.  Results   indicated  that  the  recovery difficulty of  Cu is shown  following: Suantong wastewater  > Jiaotong wastewater  > Jiantong  wastewater >  Shangse wastewater.  It  can be  concluded  that high  current density and low  solution pH was  beneficial to the Cu  recovery by electrodeposition
treating  various  wastewater.  The   addition  of  sodium  hypochlorite  into  Jiantong wastewater  and Shangse  wastewater  can  obtain the  decomplexation  of  Cu(CN)32- and simultaneous recovery of Cu.
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/36778
Appears in Collections:环境水质学国家重点实验室_学位论文

Files in This Item:
File Name/ File Size Content Type Version Access License
曾华斌--铜络合物的氧化破及电还原回收铜研究.pdf(2452KB)学位论文--限制开放 联系获取全文

Recommended Citation:
曾华斌. 铜络合物的氧化破络合及电还原回收铜研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2016.
Service
Recommend this item
Sava as my favorate item
Show this item's statistics
Export Endnote File
Google Scholar
Similar articles in Google Scholar
[曾华斌]'s Articles
CSDL cross search
Similar articles in CSDL Cross Search
[曾华斌]‘s Articles
Related Copyright Policies
Null
Social Bookmarking
Add to CiteULike Add to Connotea Add to Del.icio.us Add to Digg Add to Reddit
所有评论 (0)
暂无评论
 
评注功能仅针对注册用户开放,请您登录
您对该条目有什么异议,请填写以下表单,管理员会尽快联系您。
内 容:
Email:  *
单位:
验证码:   刷新
您在IR的使用过程中有什么好的想法或者建议可以反馈给我们。
标 题:
 *
内 容:
Email:  *
验证码:   刷新

Items in IR are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

 

 

Valid XHTML 1.0!
Copyright © 2007-2017  中国科学院生态环境研究中心 - Feedback
Powered by CSpace