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-毕业设计（论文）-电化学法降解铜氨络合物废水研究-第 17 页电化学法降解铜氨络合物废水研究目录摘要：I关键词：IAbstract:IIKey words:II第一章 绪论11.1研究背景11.1.1我国的水资源概况11.1.2我国的水污染问题11.1.3铜氨络合物废水的来源与危害11.2处理铜氨络合物废水的方法对比21.2.1硫化物法21.2.2重金属捕集法21.2.3还原法及吸附法31.2.4电化学法31.3铜氨溶液的配置方法31.3.1利用氢氧化钠配制铜氨溶液31.3.2利用氨水配制铜氨溶液41.4铜离子的测量方法41.4.1痕量铜离子的测定41.4.2常规铜离子的测定5第二章 试验原理及方法62.1试验原理62.2试验材料62.2.1试验处理水样62.2.2试验使用的试剂及仪器一览表62.2.3电极的预处理72.2.4试验装置72.3试验的方法72.4标准曲线的测定8第三章 试验结果及讨论93.1质量浓度93.2电解电压103.3极板间距113.4电解时间123.5搅拌速度13第四章 试验结论与展望154.1结论154.2展望16致 谢17参考文献18电化学法降解铜氨络合物废水研究摘要：铜氨络合物废水是众多重金属废水中的一种,其具有难以处理的特性。通常采用的中和沉淀法，生物降解，离子交换法等对铜氨络合物的去除效果有限，难以保证铜离子的达标排放因此，电化学法是处理铜氨络合物废水常用的一种方法，因为以前使用的电极都是铂、金、银等贵重金属，寻找一种更经济适用的电极来降解铜氨络合物废水势在必行。使用石墨做阳极的电化学法具有降低槽电压、经济耐用、绿色环保、不产生二次污染，高效性等众多优势。本课题研究的方向是用电化学法处理铜氨络合物溶液，以石墨碳为阳极，铜片为阴极，通过对比试验，研究在不同的因素影响下对铜氨络合物废水处理效果，找出最优的反应条件，为处理其它络合物废水提供参考。通过试验结果表明，在浓度为1000mg·L-1时，电解时间为60min，极板间距为10mm，电压在6V时效率最大，电解效率可达88.86%。经过石墨做阳极，电解处理后废水中的大部分铜氨络合物转变成了铜单质，氨气，铜离子，在电极阴极上附着红棕色铜单质。结果表明，铜氨络合物首先被破解络合态，然后铜离子再被还原成铜单质，电解伴随着放热，颜色逐渐转换成褐色。电解法能有效的去除铜氨络合物。关键词：电化学法；石墨；铜氨络合物Study on degradation of copper ammonia complex wastewater by electrochemical methodAbstract:Copper and ammonia complex waste water is one of many heavy metal waste water, which has a difficult features to deal with. Usually adopts neutralization precipitation, biodegradation and ion exchange method for copper removal efficiency of ammonia complex is limited, difficult standards, therefore, to ensure the copper ion electrochemical method is commonly used a copper ammonia complex wastewater treatment method, because before using electrodes are platinum, gold, silver and other precious metals, looking for a kind of more economical electrode to copper ammonia complex wastewater treatment is imperative.The electrochemical method use graphite to make anodes with low voltage, economic durability, green environmental protection, no secondary pollution, high efficiency and so on. This topic research direction is electric chemical copper ammonia complex wastewater treatment, graphite carbon as anode and copper cathode, through contrast experiment, the research in under the influence of different factors on copper ammonia complex wastewater treatment effect, find out the optimum reaction conditions, provide a reference for other complex wastewater treatment.The experimental results show that when the concentration is 1000mg/L, the electrolysis time is 60min, the plate spacing is 10mm, the voltage is the most efficient at 6V, and the electrolysis efficiency is 88.86%. After graphite anode, electrolyte after the wastewater treatment of copper ammonia complex into elemental, copper ammonia and copper ions, in red brown copper cathode electrodes adhered to at the elemental. Results show that the copper ammonia complex first be cracked complexation, reduction of copper ions then elemental copper, electrolytic with exothermic, the color gradually converted to brown. The electrolysis method can effectively remove the copper ammonia complex.Key words:Electrochemical method;graphite;Copper ammonia complex第一章 绪论1.1研究背景1.1.1我国的水资源概况随着我国改革开放和经济的发展，随之而来的是环境的恶劣变化，环境的变化已经被愈来愈被人们所重视，恶劣的环境影响了我们的生活，因为环境污染带来的各种污染事件，已经是屡见不鲜。发达国家也曾经面临过我们今天所面临的问题，日本因为汞金属污染事件引起的痛痛病事件，洛杉矶的烟雾事件，伦敦烟雾，中国的雾霾，都告诉我们警惕环境污染，国家一直在倡导不要走先污染后治理的道路，因为生态遭到破坏，很难被修复，其中水污染尤其突出。我国的水资源总量较为丰富，总淡水资源有2.8万亿立方米，世界排名较为靠前，位于世界第六位，由于我国人口众多的原因，导致人均分配淡水水量不足世界平均水平的1/4，只有区区2050立方米，属于世界上的贫水国家之一1-3。缺水状况不断加剧，全国约670个城市普遍存在不同程度的缺水。由于受到季风气候的影响，导致时空降水量分布变化较大，年度分配及其不均匀，夏秋季降水较多，春冬两季降水少，连续枯水期和丰水期情况频发，使有限的水资源可有效利用的程度更低，造成水资源的大量浪费，进一步导致缺水加剧4-5。1.1.2我国的水污染问题 我国的水资源污染情况日益严重，主要的河流都已经受到了不同程度的污染。其中七大水系中，淮河，黄河，海河，辽河等水域有70%以上的河段受到污染。我国有90%的城市水域受到污染，70%的饮用水不符合国家规定的标准要求，更是有80%的地表水，地下水污染严重，湖泊污染事件更是日益增多6-7。污染水的治理又尤其以地下水治理最为困，我国的水污染情况已经到了影响我国民生情况的地步8。且将来有可能更加严重， 按照现在的污染趋势，二十年后我们将可能面临没有干净的饮用水可用的地步，所以为了我们有可用的饮用水，请珍惜身边的水资源。1.1.3铜氨络合物废水的来源与危害铜氨络合物废水是工业生产中较为常见的一种污染水，主要来源于电路板印制行业和电镀行业，且其中的重金属还以络合物的形态存在，具有成分较为复杂、毒害性大等特点。其中电路板印制行业中根据用途不同可分为清洗用水、油墨类污水、浓酸碱废水、络合态废水等，此类废水中的铜离子和NH3、EDTA、氰根、酒石酸根、柠檬酸根等结合成稳定的可溶性络合物，其中铜离子和氨根结合成的Cu(NH3)42+,稳定常数为2.09×1013。络合态物质可干扰传统方法对铜的回收，增加了回收处理的技术难度9。此外，铜元素是生命所必需的微量元素之一，但过量的摄入铜元素对于动植物和人体都有危害，皮肤接触铜类化合物会发生湿疹和皮炎等疾病，高浓度的铜类化合物接触皮肤会使皮肤坏死，如果眼睛等敏感位置接触铜类化合物会发生更严重的后果，导致结膜炎和眼睑水肿，接触更高浓度时会导致眼浑浊、溃疡等10。当水中铜离子含量达到0.01mg·L-1时对水体的自净能力有很明显的抑制作用，超过5mg·L-1时水体会产生异味，超过15mg·L-1时则无法饮用11-12。铜离子浓度过高时还具有致突变的作用，对于人体的致死量为10g·kg-1，质量浓度达到1mg·L-1时会对家畜有导制中毒的作用13。1.2处理铜氨络合物废水的方法对比目前，常用的处理铜氨络合物的方法有硫化物沉淀法、还原法、电化学法、离子交换法、重金属捕集法等。国内主要使用添加化学药剂，如(Na2S、重金属捕集剂、FeSO4)和使用氧化还原法来破除络合态；国外主要研究方向多为使用离子交换膜、电化学氧化、光催化降解、电混凝等方法来破除络合态。从处理络合物的种类来说，国内多处理氨根、氰根、EDTA类；国外多处理柠檬酸根，腐殖酸根等形成有机络合态物质的处理技术较多。1.2.1硫化物法硫化物沉淀法中Na2S与铜氨络合物反应生成更加稳定的CuS沉淀，沉淀从溶液中析出，沉淀与溶液分离，从而达到去除络合铜的目。含有EDTA、氨盐等络合剂的废水能与水中的Cu2+在碱性条件下形成络合物，对于这种络合态的物质采用的中和沉淀法是无法将铜离子去除的，加入S2-离子会优先与络合物中的铜离子形成稳定的沉淀物CuS，将铜离子分离出来，但是实际操作中不能准确的控制硫离子的加入量，过量的硫离子会造成二次污染、产生恶臭等问题发生。总的来说，这种处理方法对铜的沉淀相对来说较为彻底，但是CuS颗粒较为细小，需要添加絮凝剂形成大的絮凝团，才能将CuS沉淀分离下来。1.2.2重金属捕集法重金属捕集法又叫螯合沉淀法，是利用捕集剂来捕捉铜离子从而形成螯合物，以达到去除铜离子的效果，是常见的一种处理重金属废水的方法，捕集剂与水中的Cu2+、Hg2+、Ni2+、Pb2+等重金属离子发生螯合反应，生成不溶于水的螯合盐，其反应不受浓度和温度的干扰，生成的螯合盐加入适量的絮凝剂可形成较大的絮凝团体，进而沉淀分离出来，达到去除金属离子的目的14-15。其方法操作简单，处理效果较好，运行费用低，但是不能通过一次处理就达到国家排放标准，通常需要与其他方法联用，并且受PH的影响，且国内生产的此种螯合剂较少，很大程度上依赖国外进口，造成处理成本加大。1.2.3还原法及吸附法还原法大多数情况下使用铁离子来置换出铜单质，其方法原理较为简单，是利用重金属在酸性条件下状态的不稳定的特性，通过在溶液中添加亚铁离子、钙离子等添加剂，将铜离子从溶液中置换出来，然后滴加碱液，将置换出来的铜单质沉淀出来的处理方法，但是同时会生成含有大量铁离子的污泥，还是需要进行二次处理。常用的还原试剂有铁粉、磷酸氢盐、水合肼等16。吸附法是利用吸附剂巨大的表面张力，比表面积大的活性基团吸附络合铜废水的一种处理方法。吸附效果受酸碱度、时间及温度的影响，常规的吸附浓度不能高于50mg·L-1，铜氨络合物废水处理中使用最常用污水处理方法吸附法只能吸附铜氨络合态离子，无法直接将铜离子吸附出来，一方面造成需要二次处理铜氨络合离子，增加了处理环节，另一方面造成频繁再生和更新新的吸附剂，提高了运行管理费用，使成本提高，导致工业上一般不直接使用吸附法来处理铜氨络合物废水，而是采用吸附法和其他方法联用来处理铜氨络合物废水。1.2.4电化学法相对其他化学处理来说，电化学法处理铜氨络合物废水具有环保无污染、可回收铜单质纯度高、相对处理成本较低等诸多优点，但是电化学法处理铜氨络合物耗电量较高，电流效率差且电解出来的铜与电极不易分离等缺点，近几年来，许多学者在这方面取得了较大的进步，研究出了扩展阴极法、和硫化床电解法等处理方法。提高了电化学处理法的电流效率和金属回收率，但是又由于单一的电化学法处理效果不好，近年来又采用两种或多种方法联用的技术，降低了处理的难度，降低了处理的成本，提高了处理的效果17。1.3铜氨溶液的配置方法目前铜氨溶液常用的配制方法有两种，一种是使用沉淀剂氢氧化钠，一种是沉淀剂用氨水，下面是两种方法的具体配制方法18。1.3.1利用氢氧化钠配制铜氨溶液利用氢氧化钠做沉淀剂配制铜氨溶液Cu(OH)2=Cu2+2OH-Cu2+4NH3·H2O=Cu(NH3 )42+4H2O总反应式为Cu(OH)2+4NH3·H2O=Cu(NH3)42+4H2O+2OH-K=KSP=2.2×1012×2.3×10-20=5.06×10-8从平衡常数看，表示氢氧化钠做沉淀剂，氢氧化铜不易与浓氨水生成铜氨络合物。在硫酸铜溶液中添加氢氧化钠溶液，会生成氢氧化铜沉淀，生成沉淀之后再次添加氨水直到沉淀刚好消失，即铜氨溶液配制完成。在人教版年的的教材高中化学读本中，就是采用的这种方法：在干净的试管中放入硫酸铜溶液，滴加少量的氢氧化钠溶液，会有蓝色的氢氧化铜沉淀生成；然后再添加少量的浓氨水，沉淀消失，得到深蓝色的铜氨溶液，再添加少量的氢氧化铜溶液，深蓝色溶液颜色不发生改变，不再生成氢氧化铜沉淀，说明铜离子全部转化成了络合态，如果将铜氨溶液浓缩成晶体，会得到硫酸四氨合铜晶体。1.3.2利用氨水配制铜氨溶液利用氨水做沉淀剂配制铜氨溶液Cu(OH)2= Cu2+2OH-Cu2+4NH3·H2O=Cu(NH3 )42+4H2O2NH4+2OH-=2NH3·H2O总反应式为Cu(OH)2+2NH3·H2O+2NH4+=Cu(NH3)42+4H2OK=KSP/Kb2=2.2×1012×2.3×10-20/(1.8×10-5)2=1.56×102平衡常数较大表示浓氨水做沉淀剂时氨水与氢氧化铜容易生成铜氨络合物。直接使用浓氨水做沉淀剂，即是在硫酸铜溶液中直接滴加浓氨水，其配制方法较为简单、便捷。配制方法为在硫酸铜溶液中滴加浓氨水，生成氢氧化铜沉淀， 继续滴加浓氨水直到生成的沉淀消失，得到深蓝色溶液。在2009年华东师大版本的高中化学下p155页中配制方法为：向试管中加入2毫升5%的硫酸铜溶液，再逐滴加入浓氨水，边滴加边震荡，发现在天蓝色溶液中滴加氨水，先生成蓝色沉淀，沉淀逐渐增多，继续滴加氨水，沉淀溶解，得到深蓝色溶液。本次所有试验中的模拟废水的配制方法均采用第二种配制方法。1.4铜离子的测量方法检测铜离子浓度的方法有很多，有脉冲极谱法、滴定法、原子吸收光谱法、可见光分光光度法、荧光法等19。与滴定法相比，其他方法需要昂贵的专用仪器设备，主要适用于微量铜的测定。因而，对于生产企业来说，滴定法一直被作为铜离子质量浓度测量的首选方法。1.4.1痕量铜离子的测定痕量铜离子的物质浓度低，一般的方法检测不出来，需要通过富集的方法提高铜离子的物质浓度，以达到检出下限，以保证检测精度。其中固相萃取富集法能有效的富集水中的痕量铜离子，达到快速测定铜离子的目的。目前的萃取方法有液液萃取，sochlet萃取，离心，沉淀等方法。1.4.2常规铜离子的测定通常采用分光光度法测定水中铜离子的浓度，具有使用方法简单、检测成本低等优点。在碱性的铜氨溶液中，铜离子与二乙基二硫代氨基甲酸钠反应，生成黄棕色的胶体配合物，当铜浓度较高时，可直接测定，最大吸收波长452nm，使用可见光分光光度计测定铜离子浓度，建立铜离子标准曲线20。第二章 试验原理及方法2.1试验原理电化学法处理重金属废水，其原理是利用电解槽中重金属离子在电极的阴极获得电子被还原，生成金属单质从浓度较高的液体中分离出来。在本次试验中，采用石墨做阳极，金属铜片做阴极，在铜氨络合物废水中使络合物在电场力的作用下破络，溶液中的铜离子在阴极上得到电子被还原，生成单质沉淀出来，使络合物废水得到降解，降低水中的铜离子含量 。因为络合物具有较高的稳定常数，不容易被一般的方法降解处理。所以更清洁、更经济的电化学法处理络合物将是未来的一个趋势，本次试验的研究主题就是利用电化学法来降解铜氨络合物废水。2.2试验材料2.2.1试验处理水样本次试验的水样为模拟铜氨络合物废水，配制方法为硫酸铜溶液滴加浓氨水直到沉淀消失，生成深蓝色透明溶液。本次试验采用的氨水浓度为20%，使用的硫酸铜为无水硫酸铜。2.2.2试验使用的试剂及仪器一览表表2.1 试验所用的试剂一览表试剂规格生产厂家无水硫酸铜分析纯天津欧博凯化工有限公司氨水分析纯洛阳市化学试剂厂氢氧化钠分析纯天津市富起化工有限公司浓硫酸分析纯洛阳市化学试剂厂无水乙醇分析纯天津市大茂化学试剂厂表2.2 试验所用的仪器一览表仪器名称型号生产厂家数量恒温加热磁力搅拌器DF-101S巩义市予华仪器有限责任公司1直流稳压电源PS-3005D深圳兆信电子仪器设备厂1电子数字天平AL104上海精天电子仪器有限公司1可见分光光度计722S上海菁华科技仪器有限公司12.2.3电极的预处理试验中使用的电极极板材料为石墨和铜片，其中石墨为阳极，使用前用砂纸打磨光滑，去除石墨表面的粉尘杂质，石墨极板采用的尺寸为20×50mm，厚度5mm；阴极发生还原反应，络合物被破络，铜离子得到电子被还原成铜单质，吸附在阴极上，铜片在空气中容易被氧化生成一层氧化膜，使导电性能变差，铜片在处理过程中容易沾染灰尘，使电阻增大，因此在使用前需要对电极进行预处理，以提高电解效率。先用砂纸将铜片和石墨打磨光滑，使铜片的氧化层去除干净，再将铜片放在浓度为25%的氢氧化钠溶液中，然后恒温80加热120分钟，然后在超声波中清洗晾干，放入无水乙醇中备用，铜片的尺寸为20×50mm，厚度为1mm。2.2.4试验装置本次试验使用的装置为试验室提供的常用仪器，由三部分组成，电解槽、电极极板、电源。电极极板分为阴极和阳极，石墨为阳极，铜片为阴极，形状大小差不多，电解槽使用100毫升的玻璃烧杯。2.3试验的方法在开始试验之前将试验装置连接好，将配置好的模拟废水加入电解槽中，连接极板，放入电解槽中，打开稳压电源，电解槽中的铜离子将会在电场力的作用下向阴极移动，在阴极得到电子被还原成单质，从溶液中析出，到达试验设定的条件后切断电源，测定此时模拟废水中的铜离子的浓度，计算出电解去除率。具体步骤如下：1.根据试验设计的要求，称取一定质量的无水硫酸铜，然后加入去离子水溶解，得到淡蓝色的溶液，再逐滴加入质量浓度为20%的浓氨水，会有浅蓝色的沉淀生成，继续滴加浓氨水直到沉淀完全溶解生成深蓝色溶液，即为试验中使用的铜氨络合物模拟废水。2.将模拟废水加入电解槽中，检查电源是佛完好，连接电极极板。3.试验装置连接完成后检查连接是否错误，再打开电源，改变其中的试验因素，进行试验。4.当电解试验完成后，切断电源，取样，利用可见光分光光度计进行测定电解后溶液中的吸光度，计算出铜离子浓度，计算电解效率。5.对比电解效率，分析效果及试验条件。6.试验中依次改变试验的浓度，电解电压，极板间距，电极时间，搅拌速度等影响因素，找出试验中电解效率最佳的去除条件。2.4标准曲线的测定分别配制铜离子质量浓度为100、200、3002000mg·L-1的硫酸铜溶液，然后分别取出各个质量浓度的硫酸铜溶液10毫升，分别与20%的氨水络合，使用分光光度计在610nm的波长下进行各项不同质量浓度的溶液吸光度，以铜离子质量浓度和吸光度大小之间的关系绘制标准质量浓度曲线，得出线性关系式：y=0.0068+0.932x r=0.99749(注：x轴表示的为铜离子质量浓度的大小，y轴为吸光度大小21。其标准曲线如图2.1图2.1 铜离子标准质量浓度曲线第三章 试验结果及讨论在本次试验中分别选取了质量浓度，电解电压，极板间距，搅拌速度，电解时间等操作参数。研究各个条件下对于铜氨络合物废水中铜离子浓度的去除效果，从而得到本次试验中的最佳条件，在最大程度上分析铜的回收影响因素。3.1质量浓度质量浓度就是溶液中铜离子的浓度大小，质量浓度在研究中至关重要，有的废水质量浓度过高，会将其稀释，以达到处理条件，如果质量浓度过低会将其富集起来，集中处理，寻找最佳电解浓度，所以采用不同的质量浓度进行研究是有研究意义的。试验中采用了四种规格的浓度：500mg·L-1、1000mg·L-1、1500mg·L-1、2000mg·L-1。在本次试验中，极板间距为10mm、电解时间60min、电解电压5v。试验结果如表3.1。表3.1 质量浓度对电解效率的影响质量浓度(mg·L-1)极板间距(mm)电解时间(min)电解电压(v)铜离子去除率（%）5001060568.8910001060587.2215001060585.3720001060570.06图3.1 质量浓度对电解效率的影响 由图3.1可以看出，在试验条件相同的条件下，质量浓度在500mg·L-1到1000mg·L-1的时候，随着质量浓度的增加电解效率由68.89%提高到了87.22%，提高了18.33个百分点；当质量浓度由1000mg·L-1提升到2000mg·L-1时，电解效率降低了17.16个百分点，此时电解效率降低的原因主要是因为当质量浓度过高时，电解槽中的能量大部分都用在了破解络合物状态上，只有一部分作用在铜离子还原成铜单质上，随着铜离子质量浓度的上升，络合物的量增加了，需要更多的能量来破解络合态，所以造成了电解效率的降低，因此考虑到试验过程中不浪费试验药品和试验的去除效率，在以后的试验中采用铜离子质量浓度为1000mg·L-1来处理。3.2电解电压 电解电压就是电解槽内阳极和阴极极板之间的电压数值。电解电压的高低对于试验的过程和结果至关重要。电解电压如果过小，电解效果会很差，想要达到标准需要更多的电解时间。如果电解电压过高，虽然电解的效果比较好，但是会造成能源的浪费，不利于经济性的原则。本次试验中采用的电压为：4.0v、6.0v、8.0v、10.0v，极板间距为10mm，铜离子质量浓度为100mg·L-1，电解时间为60min的条件下，利用不同电压来进行试验，试验结果如表3.2。表3.2 电解电压对电解效率的影响电解电压（v）质量浓度（mg·L-1）极板间距（mm）电解时间（min）铜离子去除率（%）4.01000106059.766.01000106088.868.01000106078.1710.01000106073.74图3.2 电解电压对电解效率的影响由图3.2可以看出，在试验条件相同的条件下，随着电解槽内电压的不断升高，废水中铜离子的去除效率也是不断升高，在电压由4.0v上升到6.0v时，电解效率由59.76%上升到了88.86%，试验处理效率明显提高了，但是当电解电压由6.0v上升到10.0v时，铜离子去除率由88.86%下降到了73.74%明显下降了很多。电解效率下降的原因主要是电压由6.0v上升到10.0v时，电极阴极有气泡产生，这种现象说明此时电解液发生了水的电解，导致电解效率下降。为了降低电能的消耗，以后的试验中采用电解电压为6.0v来处理废水。3.3极板间距电极的极板间距是指阴极与阳极之间的距离的大小，试验中的电压为确定值时，电流密度会随着极板间距的改变而改变，例如，当你增大极板间距时，电流密度会随着间距的增大而减小，当两个极板间距减小时，电流密度会增大。在本次试验中，采用控制电解电压，电解时间，溶液密度，改变极板间距，从而观察铜离子的去除效率的大小。极板间距设定为10mm、20mm、30mm、40mm时铜氨络合物废水试验结果如表3.2。表3.3 极板间距对电解效率的影响极板间距（mm）电解电压（v）质量浓度（mg·L-1）电解时间（min）铜离子去除率（%）106.010006074.92206.010006064.81306.010006044.47406.010006041.67图3.3 极板间距对电解效率的影响由图3.3可以看出，在试验条件相同的情况下，随着电极极板间距的不断增大，铜离子的去除效率不断降低。当极板间距由10mm增大到40mm时，铜离子去除率由74.92%降低到了41.46%，此时铜离子的去除效率降低了33.25%。当极板间距为10mm时，铜离子去除效率最高，电解出来的铜单质吸附在阴极上，使阴极和阳极之间的距离减小，造成阴极和阳极相连，使阳极遭到腐蚀，因此下次试验时注意阴极与阳极之间的间距。所以在以后的试验中，将采用极板间距为10mm。3.4电解时间电解时间是电化学法中常用的一个因素，因为时间成本往往是决定一个工艺的成功与不成功的因素，花最少的时间做最多的事，时间效率等等被人们所熟知，因此研究单位时间内电解效率的多少可以知道时间成本的多少，研究电解时间是极其有意义的。在此次试验中，采用1000mg·L-1，电极间距为10mm，电解电压为6v，改变电解时间来研究电解时间对电解效率的影响，电解铜氨络合物废水的 试验结果如表3.4：表3.4 电解时间对电解效率的影响电解时间（min）电解电压（v）质量浓度（mg·L-1）极板间距（mm）铜离子去除率（%）206.010001034.02406.010001074.37606.010001078.36806.010001082.54图3.4 电解时间对电解效率的影响由图3.4可以看出，在试验条件相同的条件下，随着电解时间的提高，电解效率提高。当时间由20min提高到80min时，电解效率从34.02%提高到了82.54%，电解效率提高了48.52%，单位时间内的电解效率为1.031%·min-1，当时间由20min提高到了40min时，电解效率提高了40.35%，单位时间内的电解效率为1.859%·min-1，此时单位时间内的电解效率最高，最省时间，如果采用电解40min，此时的单位时间电解效率最高约2%·min-1，为了节约时间成本，以后的试验采用电解时间为40min。3.5搅拌速度搅拌速度是指对试验过程中电解槽内电解液的搅拌速率，因为电解过程中铜离子被还原的场所为阴极附近，根据试验观察，铜单质容易吸附在阴极上，所以探究搅拌速度对电解速率是否会有影响也是必要的。因此在本次试验中采用溶液浓度为1000md·L-1，电解电压为6v，极板间距为10mm，电解时间为40min，探究不同的搅拌速率对铜氨络合物废水的电解效率的影响，试验结果如表3.5：表3.5 搅拌速率对电解效率的影响搅拌速率（r·min-1）电解时间（min）电解电压（v）质量浓度（mg·L-1）极板间距（mm）铜离子去除率（%）60406.010001066.17120406.010001070.28180406.010001060.20240406.010001060.76图3.5 搅拌速率对电解效率的影响由图3.5可以看出，在试验相同的条件下，随着搅拌速率的上升，电解速率变化下降。当搅拌速率从60r·min-1上升到120r·min-1时，电解效率从66.17%上升到了70.28%，电解效率上升了4.11%，上升速率较低，当搅拌速率从120r·min-1上升到240r·min-1时，电解速率从70.28%下降到了60.76%，下降了9.52%，当搅拌速率提高时，对电解速率并没有显著提高，所以应当舍弃。第四章 试验结论与展望4.1结论本次试验主要研究了重金属废水的电化学的处理方法，研究电解法处理铜氨络合物废水的电解效率的影响因素，在保证对于络合物废水能有较好的处理效果的同时更好的实现重金属的回收。本次试验系统的研究课质量浓度、电解电压、极板间距、电解时间、搅拌速率等操作参数对于电解效率的影响，得出最佳电解效率的电解条件，其主要结论有以下几点：（1）随着质量浓度的不断增加，废水中铜离子的去除率不断增加，质量浓度在500毫克每升到1000mg·L-1的时候，随着质量浓度的增加电解效率由68.89%提高到了87.22%，提高了18.33%；当质量浓度由1000mg·L-1提升到2000mg·L-1时，电解效率降低了17.16%，此时电解效率降低的原因主要是因为当质量浓度过高时，电解槽中的能量大部分都用在了破解络合物状态上，只有一部分作用在铜离子还原成铜单质上，随着铜离子质量浓度的上升，络合物的量增加了，需要更多的能量来破解络合态，所以造成了电解效率的降低，因此考虑到试验过程中不浪费试验药品和试验的去除效率，在试验中将最佳质量浓度确定为1000mg·L-1。（2）随着电解槽内电压的不断升高，废水中铜离子的去除效率也是不断升高，在电压由4.0v上升到6.0v时，电解效率由59.76%上升到了88.86%，试验处理效率明显提高了，但是当电解电压由6.0v上升到10.0v时，铜离子去除率由88.86%下降到了73.74%明显下降了15.12%。电解效率下降的原因主要是电压由6.0v上升到10.0v时，电极阴极有气泡产生，这种现象说明此时电解液发生了水的电解，导致电解效率下降。为了降低电能的消耗，因此试验中将最佳电解电压确定为6.0v。（3）随着电极极板间距的不断增大，铜离子的去除效率不断降低。当极板间距由10mm增大到40mm时，铜离子去除率由74.92%降低到了41.46%，此时铜离子的去除效率降低了33.25%。当极板间距为10mm时，铜离子去除效率最高，电解出来的铜单质吸附在阴极上，使阴极和阳极之间的距离减小，造成阴极和阳极相连，使阳极遭到腐蚀，因此下次试验时注意阴极与阳极之间的间距。所以试验中将采用最佳极板间距确定为10mm。（4）随着电解时间的提高，电解效率提高。当时间由20min提高到80min时，电解效率从34.02%提高到了82.54%，电解效率提高了48.52%，单位时间内的电解效率为1.031%·min-1，当时间由20min提高到了40min时，电解效率提高了40.35%，单位时间内的电解效率为1.859%·min-1，此时单位时间内的电解效率最高，最省时间，如果采用电解40min，此时的单位时间电解效率最高约2%·min-1，为了节约时间成本，因此试验中将最佳电解时间确定为40min。（5）随着搅拌速率的上升，电解速率变化下降。当搅拌速率从60r·min-1上升到120r·min-1时，电解效率从66.17%上升到了70.28%，电解效率上升了4.11%，上升速率较低，当搅拌速率从120r·min-1上升到240r·min-1时，电解速率从70.28%下降到了60.76%，下降了9.52%，当搅拌速率提高时，对电解速率并没有提高，所以应当舍弃。4.2展望 本次试验利用电化学法处理铜氨络合物废水，其使用方法简单，处理过程无污染，在电解电压为6v、电解时间为60min、质量浓度为1000mg·L-1、极板间距为10mm，最大电解效率可达到88.86%。（1）受试验条件限制，未来试验中可以探究温度及酸碱度对电解效率的影响。（2）可以探究不同的电极材料在不同的形状下对电解效率的影响，以及在不同酸碱度下的性能，或者提高比表面积，以提高电解效率。（3）将本次试验研究的方法和结果在处理其他重金属废水时提供一个参考方向，使生产工艺更加完整高效。参考文献1王德发,王道伟.浅议农田水利工程灌溉及发展对策J.新农村（黑龙江）,2013,(24):284-284.2珍惜水资源珍惜人类的明天J.治淮,2010,(3):1.3王明华.以水资源可持续利用促进经济社会发展J.时代经贸,2014,(6):118-118.4范文军,宁站亮,刘勇诚. 我国水资源现状探讨J. 北方环境,2011,(07):68-68.5陆亚敏.我国地下水污染的原因与防治探讨J.河南科技,2013,(19):182-182.6赵春桃. 中国流域水污染治理的新思路J. 首都师范大学学报(社会科学版),2012,S1:67-68.7王莹,徐小军.浅谈水资源污染的成因及防治对策J.中国科技纵横,2013,(16):26-26.8史根生. 我国水资源和水污染现状浅谈J. 晋东南师范专科学校学报,2000,03:64-65.9魏凯,魏刚,樊保民,张庆亮,乔宁. 吸附-电解协同法处理铜氨络合废水J. 北京化工大学学报(自然科学版),2014,06:52-57.10鞠峰. 铁屑内电解法处理EDTA络合铜废水的研究D.华南理工大学,2011.11黄锦勇.纳米TiO<,2>