重金属废水是一种资源,因为许多重金属比较昂贵。如果将废水中的重金属作为一种资源来回收,不但解决了重金属的污染,而且还具有一定的经济效益。电化学法就可以满足这些要求处理重金属废水。许多年来,电化学法就用来精练金属或从废弃的电镀液中回收重金属,但都是回收浓溶液中的重金属,溶液的浓度较高可以获得较高的电流效率。但对于重金属废水来说,废水中重金属的浓度一般较低,如果用传统的电化学法来处理,电流效率较低,电能消耗较高。
许多研究者试图设计一种电化学装置以较高的电流效率从浓度较低的废水中回收重金属。Ben-nion等设计的三维阴极最具特色,它可以在较高的电流效率下,处理100mg/L左右的重金属废水。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
这种三维电极是由碳或者金属粒子、泡沫金属或网状的玻璃质碳构成的。这种三维电极具有很大的表面积,在溶液和电极间质量传递很容易,因而在稀溶液中也能获得较高的电流效率。石墨具有很高的稳定性、电导率,氢离子在石墨电极上具有很高的过电位,在电解过程中不容易发生氢反应,而且石墨密度小,价格相对较低,所以是一种很好的电极材料。Martin等应用三维石墨电极去除稀水溶液中的Cu2+和Zn2+,Cu2+的质量浓度从150mg/L降到0.05mg/L;而Zn2+的质量浓度从200mg/L降到1.1mg/L,电流效率可分别达到68%,65%。由于三维石墨电极在使用后需要复杂的活化过程,性能也会下降,因此Martin等使用不锈钢代替石墨进行试验,结果在相同的条件下,仍可获得60%以上的电流效率,只是出水的质量浓度增为22.1mg/L。Lanza等使用网状玻璃质碳阴极推流式电解反应器处理含Zn2+废水,在最佳的试验条件下,对于模拟的含Zn2+废水从50mg/L降到0.1mg/L;对于实际的含Zn2+废水,从152mg/L降到0.5mg/L。