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實(shí)驗(yàn)部分采用自裝的高壓脈沖電源或者直流電源，取一定量的含Cr3+，Cr6+和Zn2+重金屬離子的電鍍廢水(取自本地電鍍工廠車間污水排放口，具體參數(shù)見)于電解槽中，將多板鐵電極放入廢水中，接通電源處理廢水，處理時(shí)間為3～10min.高壓脈沖電絮凝法處理后的電鍍廢水用濃度為1mol/L的NaOH調(diào)節(jié)pH.
采用泰克科技有限公司的數(shù)字式熒光示波器(DigitalPhosphorOscilloscope，TDS3032B)測(cè)定處理過程中的電壓、電流以及脈寬;用DDS211A型數(shù)顯電導(dǎo)率儀測(cè)定溶液的電導(dǎo)率;用梅特勒-托利多儀器有限公司生產(chǎn)的pH計(jì)測(cè)定廢水的pH值;用Perkin2Elmer火焰原子吸收測(cè)定水樣中的總鉻和鋅離子的含量;用二苯碳酰二肼分光光度法(CJ/T7121999)測(cè)定電鍍廢水中的Gr6+;重鉻酸鹽法(GB11914289)測(cè)定電鍍廢水的化學(xué)需氧量(COD).
高壓脈沖電絮凝與直流電絮凝比較中列出了高壓脈沖電絮凝和直流電絮凝法處理電鍍廢水的結(jié)果。與直流電絮凝法(7.2kWh/m3)相比，高壓脈沖電絮凝法耗能很低(為2.5kWh/m3)，達(dá)到了工業(yè)應(yīng)用水平;同時(shí)該方法處理時(shí)間短，僅為8min，這在工業(yè)應(yīng)用中也很關(guān)鍵;與污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照，電鍍廢水中的COD值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，并且高壓脈沖電絮凝對(duì)廢水中COD的脫除效果要好于直流電絮凝;單純的電絮凝處理，不加任何其他的添加劑時(shí)，廢水的pH值、總鉻質(zhì)量濃度以及含鋅量均未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的水平，這是因?yàn)樵谳^低的pH值下，重金屬離子很難形成沉淀而被分離。
高壓脈沖電絮凝處理后pH調(diào)節(jié)值對(duì)廢水中重金屬離子質(zhì)量濃度的影響由于單純的電絮凝處理，不加任何其他的添加劑時(shí)，總鉻、鋅和pH值未達(dá)標(biāo)，采用高壓脈沖電絮凝處理后加入NaOH的方法來調(diào)節(jié)pH值，沉淀Cr3+，Zn2+，F(xiàn)e3+。為調(diào)節(jié)不同pH值后溶液中總鉻和鋅離子的質(zhì)量濃度，調(diào)節(jié)pH=6.68時(shí)，溶液中鋅離子和總鉻質(zhì)量濃度仍然較高，分別為27.3mg/L和3.0mg/L;隨著pH值的增加，鋅離子和總鉻質(zhì)量濃度明顯降低，在pH=8.3時(shí)，鋅離子和總鉻質(zhì)量濃度降到最低，分別為0.6mg/L和0.1mg/L，此時(shí)ρ(Cr6+)≤0.1mg/L，重金屬離子均可達(dá)標(biāo)排放，這是因?yàn)樗芯康闹亟饘贇溲趸镒罴殉恋韕H值為8～9，此外ρ(Cr6+)很低說明高壓脈沖電絮凝過程能夠有效地將Cr6+還原為Cr3+;當(dāng)pH值升高到9.8后，鋅離子和總鉻質(zhì)量濃度又出現(xiàn)上升趨勢(shì)，說明重金屬氫氧化物在較高的pH值下出現(xiàn)溶解現(xiàn)象，從而使溶液中的金屬離子質(zhì)量濃度增加。
NaOH加入方式對(duì)廢水中重金屬離子質(zhì)量濃度的影響采用高壓脈沖電絮凝法，考察了NaOH溶液的加入方式對(duì)廢水中重金屬離子質(zhì)量濃度的影響，加入方式以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果如所示。當(dāng)廢水先用脈沖高壓電絮凝處理，后用NaOH調(diào)節(jié)溶液pH至8.3時(shí)，廢水中的總Cr，Cr6+以及Zn2+的質(zhì)量濃度分別為0.1，0.1和0.6mg/L;而當(dāng)廢水先用NaOH調(diào)節(jié)pH至8.4，后用脈沖高壓電絮凝法處理時(shí)，廢水中的總鉻質(zhì)量濃度為0.8mg/L，鋅離子的質(zhì)量濃度幾乎為0mg/L，達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求;而廢水中的Cr6+質(zhì)量濃度為～0.6mg/L，超過污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的最高限值。因此，廢水先用脈沖高壓電絮凝法處理，后用NaOH調(diào)節(jié)pH的方法更可行。
高壓脈沖電絮凝處理電鍍廢水機(jī)理的初步探討據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道<9-10>，高壓脈沖電絮凝與直流電絮凝相比，由于脈沖周期為脈沖寬度和脈沖間歇之和，通過占空比(脈沖寬度與脈沖周期之比)的調(diào)節(jié)可以達(dá)到不同節(jié)能效果，如當(dāng)占空比為1/2，則脈沖電壓的平均值為直流供電時(shí)的1/2，同樣，脈沖電流的平均值也為直流供電時(shí)的1/2，由于功率為電流與電壓的乘積，故電能消耗僅為直流供電時(shí)的1/4，由此可見，脈沖供電可大大地節(jié)約電能。此外，高壓脈沖電絮凝由于施加脈沖信號(hào)，電極上的反應(yīng)時(shí)斷時(shí)續(xù)，有利于擴(kuò)散，降低濃差極化，能夠增強(qiáng)廢水的處理效果。
電絮凝過程中，電流通過平行鐵電極板進(jìn)入水中。其處理原理為陽極(氧化作用)：Fe∴Fe2++2e-，Cr6++3Fe2+∴Cr3++3Fe3+。陰極(還原作用)：2H2O+2e-∴H2+2OH-。
凝聚作用：鐵陽極失去電子后形成金屬陽離子Fe2+，與溶液中的OH-生成金屬氫氧化物膠體絮凝劑，吸附能力極強(qiáng)，將廢水中的污染物質(zhì)吸附共沉而去除;氧化還原反應(yīng)后的Fe3+和Cr3+以及廢水中未參加反應(yīng)的Zn2+與OH-生成金屬氫氧化物沉淀而去除。
Fe2++2OH-∴Fe(OH)2，F(xiàn)e3++3OH-∴Fe(OH)3，Cr3++3OH-∴Cr(OH)3，Zn2++2OH-∴Zn(OH)2。氣浮作用：當(dāng)電壓達(dá)到水的分解電壓時(shí)，在陰極和陽極上分別析出氫氣和氧氣。氣泡小，分散度高，作為載體粘附水中的懸浮物而上浮，從而將污染物質(zhì)去除。
由以上討論可以看出，高壓脈沖電絮凝技術(shù)對(duì)電鍍混合廢水中的重金屬污染物有顯著的治理效果。比直流電絮凝法電流效率高、處理時(shí)間短、節(jié)省電能。此外，還可以看出酸性條件更有利于電絮凝反應(yīng)中氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行，這也解釋了中方式B先將廢水pH值調(diào)節(jié)為堿性再進(jìn)行高壓脈沖電絮凝處理后廢水中的Gr6+質(zhì)量濃度較高的現(xiàn)象。
結(jié)論：
1)高壓脈沖電絮凝技術(shù)對(duì)含Cr6+，Cr3+和Zn2+電鍍混合廢水的處理效果顯著，處理后電鍍廢水的各項(xiàng)指標(biāo)均低于國(guó)家限制標(biāo)準(zhǔn);與直流電絮凝法相比該方法具有電流效率高、處理時(shí)間短、節(jié)省電能等特點(diǎn)，處理含較高濃度Cr6+電鍍廢水其耗電量?jī)H為2.5kWh/m3，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
2)對(duì)高壓脈沖電絮凝處理后的廢水采用調(diào)節(jié)pH值的方法能夠?qū)⒅亟饘匐x子有效沉淀，NaOH加入方式也對(duì)處理效果有一定影響。最佳處理?xiàng)l件為：廢水先用脈沖高壓電絮凝法處理，后用NaOH調(diào)節(jié)pH值至8.3.
3)對(duì)高壓脈沖電絮凝處理電鍍廢水機(jī)理進(jìn)行了初步探討，該方法在處理過程中發(fā)生氧化還原、絮凝和氣浮作用，從而有效地去除了電鍍廢水中的重金屬離子;酸性條件更有利于電絮凝反應(yīng)的進(jìn)行。
