摘要：

磷化是被广泛应用于精加工金属和非金属部件表面的预处理工艺。由于磷化过程经济、操作速度快且能达到优良的耐磨性、耐腐蚀性、附着能力和润滑性等特点,它在汽车、加工和机械工业中具有重要作用。磷化处理工艺涉及的几道逆流漂洗过程中产生的废水含有PO43-、Fe2+、Ni2+、Mn2+和Zn2+离子等多种污染物。为了控制富营养化和减少排放,磷化废水需要进行除磷和重金属离子。以苏州某汽车有限公司的磷化废水为研究对象,并针对磷化废水的特点选择相应的处理方法。在本文中采用内电解法为主要的处理工艺并结合电絮凝作为后续处理方法对磷化废水进行试验研究。研究了反应器内电解除磷的基本运行条件,并在该反应条件下考察了内电解法对磷化废水的处理效果,随后提出废水的后续处理方法;研究了磷化废水内电解处理后沉淀物的物理化学特性和废水中污染物的去除机理,并进一步考察了沉淀物中磷的解吸过程。研究的结论如下:(1)首先设计和制作一个能自动曝气、易于实现现场处理的转动式内电解反应器。以模拟配水为处理对象在反应器里通过单因素试验研究Fe/Cu质量比和转速对除磷效果的影响。在不调节废水pH值条件下经连续3 h内电解处理后得到基本运行条件是Fe/Cu质量比为3/1、转速为8 r/min。(2)在基本运行条件下通过转动式内电解反应器对磷化废水进行试验研究,并提出电絮凝后续处理的方法。磷化废水的初始pH是6.42、总磷为71.831 mg/L、COD为40 mg/L、Ni2+离子为13.933 mg/L和Mn2+离子为9.245 mg/L,以Fe/Cu作为填料经360 min内电解处理后pH值变化到9.3,废水中TP、COD、镍、锰的浓度分别降至0.303 mg/L、18.86 mg/L、0.144 mg/L和0.305 mg/L,去除效率分别达到99.58%、54.1%、98.97%和96.7%。动力学研究结果显示,磷化废水中磷的去除可以通过表观一级动力学模型进行描述。废水中的ORP、DO和电导率也发生了很大的变化。当磷化水废经内电解处理结束后,水色呈现出黄色;废水再经电絮凝后续处理,溶液变澄清,污染物也进一步被去除。(3)在机理研究方面,通过TG-DSC、XRD、FT-IR、Raman、HRTEM和FESEM/EDX分析了磷化废水内电解后沉淀物的特征,结果表明,沉淀物是呈无定型晶体结构的层状FeOOH并含有少量Fe2O3,在不同温度下分别煅烧12 h之后沉淀物从无定型相逐渐转变为单晶相的α-Fe2O3。XRD、FT-IR和Raman的分析结果表明,磷化废水中的磷主要通过吸附和共沉淀作用去除。(4)根据检测结果可知沉淀物中含磷量是42.451 mg P/g,通过NaOH调节溶液的pH到特定值进行磷的解吸试验,结果表明,pH值越高磷的解吸效率越大,当pH值是14时,沉淀物中磷的解吸效率达到86.5%。基于上面的结果,内电解法是一种对磷化废水处理效果好的技术。

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