重金属废水主要来自有色金属冶炼、电镀、皮革加工和部分化工企业等。重金属污染物通常具有急性或慢性毒性，无法通过自净作用消失，但可通过生物食物链富集，引起人和动物肾脏、生殖系统、肝脏、脑和中枢神经系统等功能的紊乱。重金属废水若不加以有效处理而排放，将对人的健康和生态安全带来极大危害。水体重金属污染已成为全球严重的环境问题之一。
处理废水中重金属的方法很多，有絮凝法、化学沉淀法、吸附法、离子交换法、生物法、膜法、微电解法等。
电絮凝法为近年来颇有竞争力的一种污水处理工艺，此工艺操作简单，效率高，不添加絮凝剂，是一种环境友好型水处理工艺，已被用于处理生活污水、电镀废水、重金属废水、造纸废水、含油污水。本实验采用电絮凝法对金属冶炼废水进行处理，优化了初始pH、极板间距、电流密度、反应时间等参数条件，取得了良好的处理效果。
1、实验部分
1.1 实验用水与仪器
实验用水来自于某冶炼废水，废水水质见表1。
检测仪器：美国ThermoFisher6300ICP分析仪，哈希HQ40d分析仪。
1.2 实验方法
电絮凝实验装置为自制设备，电絮凝反应槽尺寸为400mmX200mmX200mm，电极板采用招极板，尺寸为150mmx100mmx3mm，10块平板电极排列在反应槽内，间距为20mm。污水通过磁力泵进行循环，污水进入后开始循环，通电后调整到所需电流开始计时，隔一段时间后取样100mL，静置10min后取清液测试Ni和Co含量。
2、结果与讨论
2.1 初始pH值对电絮凝效果的影响
在极板间距20mm、电流密度15mA／cm2、槽电压2.8V、反应时间4min条件下，用0.1mol／L盐酸和0.1mol／L氢氧化钠调节废水的pH值，考察废水初始pH值对重金属离子去除率的影响，结果如图1，处理后水质见表2。
由图1可知，当初始pH＝5时，Ni和Co的去除率都很低，分别为72％、62.5％。随着pH值的升高，去除率也随之升高，当初始pH＞7时，随着pH值的升高，去除率趋于稳定，Ni的去除率达到99％，Co的去除率达到98％以上。酸性条件下不适于生成Al（0H）3以及铝多核羟基化合物，不能有效吸附和絮凝重金属离子，随着pH值的升高，生成的A1（0H）3以及铝多核羟基化合物较多，絮凝效果越好。所以电絮凝处理重金属废水好在碱性条件下。由表2可知，当PH＝7.0时，Ni的去除率达到99.57％，但是处理后Ni浓度为2.9mg／L，不满足国标GB25467—2010《铜、钴、镍工业污染源排放标准》中Ni矣0.5mg／L、Co＜1.0mg／L的排放要求。当初始pH＝8时，处理后Ni浓度为0.3mg／L，Co浓度为0.2mg／L，完全满足国标排放要求，所以电絮凝佳初始pH值为8.0。
2.2 极板间距对电絮凝效果的影响
在初始pH＝8.0、电流密度15mA／cm2、反应时间4min条件下，考察电絮凝极板间距对重金属离子去除率的影响，结果如图2所示。
由图2可知，极板间距在10-40mm范围内，随着极板间距的增大，Ni和Co的去除率先增大后减小。极板间距20mm时，Ni和Co的去除率高，分别达到99.91％、98.64％。这是因为相同电流密度条件下，极板间距越小，电极溶蚀和电极工作表面利用越充分，效果也越好。但极板间距小，极板间的电场分布不匀性增强，易引起短路反应，同时在同一电流密度下，间距越大，槽电压将升高，电能消耗也变大，所以佳极板间距为20mm。
2.3 电流密度对电絮凝效果的影响
在初始pH＝8.0、极板间距20mm、反应时间4min条件下，考察电流密度对重金属离子去除率的影响，结果如图3所示。
由图3可知，随着电流密度的增大，Ni和Co的去除率增大。电流密度为5maA／cm2时，Ni和Co去除率均小于65％，15mA／cm2时，Ni和Co去除率高，此后再增大电流密度，去除率上升高不明显，基本趋于稳定。这是由于电流密度越大，阳极板间产生的Al3＋越多，阴极板产生更多的氢气泡，絮凝、气浮效果越好，处理效率越高。但当电流密度达到一定强度时，电解产生的Al3＋越多，生成Al（OH）3W＆招多核羟基化合物也较多，絮凝效果越好，去除率越高。但当电流浓度再升高时容易形成胶体排斥，反而会降低絮凝能力，所以电絮凝佳电流密度15mA／cm2。
2.4 反应时间对电絮凝效果的影响
在初始pH＝8.0、极板间距20mm、电流密度15mA／cm2、槽电压2.8V条件下，考察反应时间对重金属离子去除率的影响，结果如图4所示。
由图4可知，Ni和Co的去除率随着电絮凝时间的延长而增加，1-2min内Ni和Co的去除率显著增长，反应时间在4-10min内Ni的去除率增加趋于稳定，4min时Ni的去除率已达到99.91％。4-10min内Co的去除率缓慢提高，8min时达到99.95％，之后趋于稳定。但4min时Co的浓度为0.2mg／L，符合Co≤1.0mg／L的排放要求。由于反应时间越长电能消耗越高，所以在满足排放标准的前提下，4min为较佳的反应时间。
电絮凝反应产生污泥较少，沉淀物显蓝绿色，对电絮凝处理4min后的沉淀物干燥处理，分析了其中的Ni、Co、A1含量，结果见表3。
表3分析结果中，沉淀物中Ni的含量达到61.20％，这和沉淀物蓝绿色外观相吻合。由于沉淀物中Ni含量较高，后期可以通过其它方法对其中的Ni进行回收或再利用。
3、结论
通过实验研究了电絮凝法对重金属废水处理的效果，分别考察了初始pH、电流密度、极板间距、反应时间等因素的影响，研究表明：
（1）随着PH值的升高，去除率也随之升高，当初始PH≥7时，Ni的去除率达到99％，Co的去除率达到98％以上。极板间距10-40mm范围内，随着极板间距的增大，Ni和Co的去除率先增大后减小。极板间距20mm时，Ni和Co的去除率高，分别达到99.91％、98.64％。
（2）随着电流密度的增大，Ni和Co的去除率一直增加，当电流密度为15mA／cm2时，Ni和Co去除率高。Ni和Co的去除率随着电絮凝时间的延长而增加，4min时Ni的去除率已达到99.91％，8min时Co的去除率达到99.95％。
（3）重金属废水处理佳条件为：初始pH＝8.0、极板间距20mm、电流密度15mA／cm2、反应时间4min，此时Ni去除率为99.91％，废水处理后Ni的浓度为0.3mg／L，Co去除率98.64％，Co的浓度为0.2mg／L，符合国标GB25467—2010《铜、钴、镍工业污染源排放标准》中Ni≤0.5mg／L、Co≤1.0mg／L的排放要求。
