铁屑内电解法处理EDTA溶液中络合铜离子

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，ｌｏｗｅｒ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｐＨ ｗａｓ ；ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｐＨ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｏｖｅｒ ｔｉｍｅ ｕｎｄｅｒｏｖｅｒ ｔｉｍｅ ｕｎｄｅｒ ａｌｋａｌｉｎｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ． Ｔｏｏ ｈｉｇｈ ＥＤＴＡＣｕ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｏｏ ｌａｒｇｅ ｉｒｏｎ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｗｅｒｅ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｏｕｓ ｔｏ ｃｏｐｐｅｒ ｒｅｍｏｖａｌ． Ａｔ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ２８８ ～ ３１８ Ｋ ，ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｌｅｄ ｔｏ ｆａｓｔｅｒ ｃｏｐｐｅｒ ｒｅｍｏｖａｌ． Ｔｈｅ ａｐｐａｒｅｎｔ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｗａｓ ２６． ５７ ｋＪ· ｍｏｌ ，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｔｈａｔ ｃｏｐｐｅｒ ｒｅｍｏｖａｌ ｗａｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ ａ ＥＤＴＡ ，ａｎｄ ｔｈｉｓ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ． Ａｆｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｂｙ ｉｒｏｎ ｃｈｉｐ ｉｎｎｅｒｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ ，ＣｕＥＤＴＡ ｗａｓ ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ ｉｎｔｏ Ｆｅ （ Ⅲ） ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｆｅ ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ，Ｆｅ ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ＆ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ，ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ，ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ：ｉｒｏｎ ｃｈｉｐ ；ｉｎｎｅｒｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ ；ＥＤＴＡ ；ｃｈｅｌａｔｅｄ ｃｏｐｐｅｒ ；ｒｅｍｏｖａｌ
家 “水 体 污 染 控 制 和 治 理 ”重 大 科 技 专 项 （Ｎｏ． ２００９ＺＸ０７２１１００５ ） 基 金 项 目 ：国 Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｋｅｙ Ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ （ Ｎｏ． ２００９ ＺＸ０７２１１ ００５ ） 峰 （ ）， 男 ，Ｅｍａｉｌ：ＲｉｃｈｉｅＪｕ＠ １２６ ． ｃｏｍ ； 通 作 者 简 介 ：鞠 讯 作 者 （责 任 作 者 ），Ｅｍａｉｌ：ｐｐｙｙｈｕ＠ ｓｃｕｔ． ｅｄｕ． ｃｎ １９８４ — Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ ：ＪＵ Ｆｅｎｇ （ １９８４ — ），ｍａｌｅ，Ｅｍａｉｌ：ＲｉｃｈｉｅＪｕ＠ １２６． ｃｏｍ ； Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ，Ｅｍａｉｌ：ｐｐｙｙｈｕ＠ ｓｃｕｔ． ｅｄｕ． ｃｎ
．最 络 合 铜 离 子 ， 难 以 去 除 常 见 、 最 经 济 的 重 金 属 废 水 处 理 法 是 氢 氧 化 物 ，硫 化 物 和 碳 酸 盐 化 学 沉 淀 法 ， 然 而 它 们 对 络 合 铜 废 水 的 处 理 效 果 远 不 理 想 ． 其 他 处 理 法 如 膜 过 滤 （Ｊｕａｎｇ ａｎｄ Ｃｈｅｎ，１９９７ ）， 离 子 交 换 法 （Ｊｕａｎｇ ｅｔ ａｌ． ，２００３ ）、 吸 附 法 、 高 级 氧 化 还 原 法 （Ｐａｒｋ ｅｔ ａｌ． ，２００６ ）普 遍 存 在 处 理 成 本 高 ， 反 应 时 间 长 ， 抑 或 使 用 具 有 毒 性 、易 造 成 二 次 污 染 的 化 学
， ， ， ，程 ，， ， 鞠 峰 ，胡 勇 有 建 华 伍 健 东
１ １ ２ ３ １ ２ １ ２ １．
铁 屑 内 电 解 法 处 理 液 中 络 合 铜 离 子 ＥＤＴＡ 溶
５１０００６ 华 南 理 工 大 学 环 境 科 学 与 工 程 学 院 ， 广 州 业 聚 集 区 污 染 控 制 与 生 态 修 复 教 育 部 重 点 实 验 室 ， 广 州 ２． 工 ５１０００６ ５１０６４０ 浆 造 纸 工 程 国 家 重 点 实 验 室 ， 广 州 ３． 制 ２０１０１０ ２０ 修 ２０１０ １１ ２０ 录 ２０１０１２ ０８ 收 稿 日 期 ： 回 日 期 ： 用 日 期 ：
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环 境 科 学 学 报
２． ２ ＥＤＴＡ
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３１
卷
．因 药 剂 ， 限 制 了 其 应 用 此 ， 亟 待 开 发 一 些 新 型 经 济 ． 实 用 的 络 合 铜 废 水 处 理 技 术 Ｆｅ 置 据 报 道 ， 电 混 凝 法 和 换 沉 淀 法 是 两 种 行 ＥＤＴＡ 络 之 有 效 的 合 铜 废 水 处 理 技 术 （Ｊｉａｎｇ ｅｔ ａｌ． ， １９９５ ；Ｋａｂｄａ爧ｌ ｅｔ ａｌ ． ， ２００９ ） ． 前 者 利 用 新 生 态 Ｆｅ （ ＯＨ ） 絮 ＥＤＴＡ ； 体 吸 附 协 同 电 解 作 用 去 除 铜 和 ＦｅＳＯ 置 ＥＤＴＡ 络 后 者 通 过 投 加 换 合 铜 中 铜 离 子 ， ｐＨ 至 Ｃｕ （ ＯＨ ） 沉 ．虽 再 调 节 偏 碱 性 形 成 淀 然 这 两 种 处 理 法 对 铜 离 子 具 有 较 高 的 去 除 效 率 ，然 而 ，电 混 凝 法 电 耗 大 ， Ｆｅ 置 换 沉 淀 法 则 需 投 加 大 量 的 置 ． 换 和 中 和 沉 淀 药 剂 ， 处 理 成 本 高 鉴 于 铁 屑 内 电 解 过 程 中 阳 极 材 料 废 铁 屑 溶 解 Ｆｅ ， Ｆｅ 可 产 生 大 量 的 新 生 态 这 部 分 作 为 激 发 内 电 解 体 系 中 电 混 凝 效 应 和 铁 离 子 置 换 沉 淀 作 用 的 “前 体 物 ”； 同 时 零 价 铁 屑 和 内 电 解 产 物 ［Ｈ ］对 高 价 Ｃｒ 、 Ｃｕ 等 态 金 属 离 子 （如 ）具 有 强 还 原 作 用 （Ｃｈｅｎｇ ｅｔ ａｌ． ，２００７ ）， 故 本 研 究 拟 采 用 铁 屑 内 电 解 ＥＤＴＡ 络 ．前 技 术 去 除 合 铜 离 子 期 研 究 表 明 ， 利 用 外 加 活 性 炭 起 阴 极 催 化 作 用 ， 能 强 化 铁 屑 内 电 解 反 应 ４０ ～ ６０ ｍｉｎ 处 过 程 ， 经 过 理 后 对 络 合 铜 离 子 去 除 率 均 在 ９６％ 以 ．在 上 此 基 础 上 ， 本 研 究 考 察 了 反 应 物 浓 度 、 反 应 温 度 、 及 铁 屑 粒 径 对 铁 屑 内 电 解 去 ｐＨ 值 ＥＤＴＡ 络 除 合 铜 离 子 过 程 的 影 响 ； 分 析 了 内 电 解 过 ｐＨ 、 程 中 溶 液 亚 铁 和 总 铁 随 反 应 时 间 变 化 的 规 律 ； ＦＴＩＲ 光 采 用 谱 分 析 内 电 解 后 产 生 沉 淀 物 的 主 要 成 ＵＶＶｉｓ 光 ＥＤＴＡ 络 份 ， 采 用 谱 分 析 合 铜 经 内 电 解 处 理 后 的 反 应 产 物 ， 为 利 用 铁 屑 内 电 解 法 处 理 ＥＤＴＡ 络 合 铜 废 水 的 优 化 调 控 ， 反 应 器 的 设 计 和 机 理 解 释 提 供 依 据 ． （Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ） ２ 材 料 与 方 法 料 与 试 剂 ２． １ 材 铸 铁 屑 （ 取 自 广 东 南 海 某 模 具 加 工 厂 ， 粒 ＨＴ２５０ ） ０． ５ ～ ５． ０ ｍｍ， １． ６５ ｇ ｃｍ ； 径 范 围 为 堆 积 密 度 · 活 性 炭 购 自 科 密 欧 化 学 试 剂 有 限 公 司 ， 粒 径 为 堆 积 ２ ～ ３ ｍｍ， 密 度 ０． ５５ ｇ· ｃｍ ． ＣｕＳＯ· ５Ｈ Ｏ、 Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｎａ· ２Ｈ Ｏ、 盐 酸 、 氢 氧 化 钠 均 为 分 析 纯 ， 硝 酸 为 优 级 纯 ． 粗 铁 屑 经 筛 选 分 级 ， 用 洗 涤 剂 浸 泡 并 加 热 除 油 然 后 用 稀 盐 酸 浸 泡 除 ２０ ｍｉｎ ， １ ％ ～２ ％的 ０． ５ ｈ． 去 表 面 氧 化 物 ， 用 清 水 冲 洗 干 净 ， 置 于 真 空 干 ８０ ℃ 的 燥 箱 中 干 燥 放 入 干 燥 器 备 用 １２ ｈ ， ．
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１ ． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０００６ ２ ． Ｔｈｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ Ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｉｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｌｕｓｔｅｒｓ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０００６ ３ ． Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｐｕｌｐ ａｎｄ Ｐａｐｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６４０ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ ２０ Ｏｃｔｏｂｅｒ ２０１０ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｉｎ ｒｅｖｉｓｅｄ ｆｏｒｍ ２０ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２０１０ ａｃｃｅｐｔｅｄ ８ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１０ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｒｅｍｏｖａｌ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ｆｒｏｍ ＥＤＴＡ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｂｙ ｉｒｏｎ ｃｈｉｐ ｉｎｎｅｒｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｕｓｉｎｇ ａ ｂａｔｃｈ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｍｏｄｅｒｎ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ＥＤＴＡＣｕ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｐＨ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｉｒｏｎ ｃｈｉｐ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｎ ｃｏｐｐｅｒ ｒｅｍｏｖａｌ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｃｈｅｌａｔｅｄ ｃｏｐｐｅｒ ｒｅｍｏｖａｌ ｂｙ ｉｒｏｎ ｃｈｉｐ ｉｎｎｅｒｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｐｓｅｕｄｏ ｆｉｒｓｔｏｒｄｅｒ ｋｉｎｅｔｉｃｓ． Ｉｎ ｔｈｅ ｐＨ ｒａｎｇｅ ｏｆ ２． ０ ～ １１． ０ ｆａｖｏｒａｂｌｅ ｆｏｒ ｃｏｐｐｅｒ ｒｅｍｏｖａｌ
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Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｃｈｅｌａｔｅｄ ｃｏｐｐｅｒ ｉｎ ＥＤＴＡ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｂｙ ｉｒｏｎ ｃｈｉｐ ｉｎｎｅｒｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ