电沉积WO3-碳毡电极回收PCB废水中铜的行为机制与性能研究

《Journal of Water Process Engineering》：Electrodeposited WO 3-carbon felt electrodes for electrochemical recovery of copper from PCB wastewater: Behavior and mechanism

本文系统探讨了通过电沉积法制备的三氧化钨（WO3）修饰碳毡电极在印刷电路板（PCB）废水铜回收中的应用。研究表明，该电极在优化条件（3.0 V电压、5 h时长、9 g/L NaOH）下铜去除率达67.9%，显著优于未改性碳毡（34.3%），且具备良好稳定性。机理分析表明铜去除主要通过电解还原（生成Cu/Cu2O）和电容去离子（CDI）协同作用实现，为工业废水资源化处理提供了新策略。

　　

实验设置

本研究采用的电解系统如图1所示，包含密闭电解槽、直流稳压电源、磁力搅拌器和电极棒。电解槽为定制加工，配备聚四氟乙烯（PTFE）盖子，盖子上设有三个直径6.5毫米的电极接口和两个直径3.2毫米的排气孔。槽体由硼硅酸盐玻璃制成，容积约为500毫升。

实验试剂

所有化学品均为分析纯级别。

电沉积时间对WO₃-碳毡电极性能的影响

不同的施加电压和电沉积时间直接影响WO₃-碳毡电极的性能。为探究沉积时间的影响，固定施加电压为-3.0 V，并选择150秒、250秒、350秒和700秒的沉积时间进行研究。其中700秒的长时间沉积用于评估过度沉积的影响。在这些条件下获得的WO₃-碳毡电极与未改性碳毡电极进行对比测试。

结论

本研究通过电沉积法成功制备了WO₃-碳毡电极，并将其应用于PCB废水中的铜去除。优化制备条件（-3.0 V，250秒）下，铜去除效率最高达50.1%，而通过正交实验进一步将去除率提高至67.9%。该电极表现出良好的稳定性，在连续四次电解循环后仍保持55.8%的去除效率。机理分析表明，铜的去除涉及电解还原和电容去离子（CDI）两种主要机制。