金属工业废水电解处理新突破：旋转电极双室反应器高效去除重金属的试点研究

为解决金属工业废水处理中化学药剂消耗大、效率低的问题，研究人员开发了基于旋转阴极和静态阳极的双室电解反应器系统，通过电化学沉淀和中和耦合工艺，实现了Mn2+、Ni2+、Zn2+等重金属离子浓度降至0.5 mgMe2+/L以下，且无需添加酸碱或絮凝剂。该研究为资源高效型废水处理提供了创新方案，相关成果发表于《Water Resources and Industry》。

　　

金属工业废水处理长期面临化学药剂依赖性强、能耗高、重金属残留超标等挑战。传统方法需分步添加酸、碱、沉淀剂和絮凝剂，不仅消耗大量资源，还可能造成二次污染。德国研究人员Michael Sievers团队在《Water Resources and Industry》发表研究，通过设计双室电解反应器系统，将电化学沉淀与中和反应耦合，实现了重金属的高效去除与废水同步中和。

研究采用旋转阴极复合电极（PPG86材料）与静态阳极（Ir/Ru氧化物涂层DSA电极）构建连续流反应器，通过pH动态调控电流密度（0-0.05 kA/m²），处理13批次不同成分的汽车零部件生产废水（含Mn²⁺ 0.2-8.3 mg/L、Ni²⁺ 0.2-33.2 mg/L）。关键技术包括：1）旋转电极增强传质；2）零间隙膜配置（FS-990-PK阳离子交换膜）；3）实时pH反馈控制系统；4）中和循环工艺优化。

1. 材料与方法
反应器采用串联双容器设计，阴极盘直径280 mm，转速60 rpm，阳极室容积0.001 m³。通过LabVIEW实时监控pH（目标值R1出口9.0、R2出口10.0）和电导率，采用离心-比色法（Hettich ROTINA 420R）分析重金属浓度。

2. 结果
动态电流调控使能耗降至0.18-0.46 kWh/m³，较恒流模式降低62%。所有批次出水重金属浓度均低于德国排放标准（<0.5 mg/L），Mn²⁺去除率达97.5%。中和阶段发现阳极液钠离子浓度与能耗强相关，补充NaOH可维持系统稳定性。

3. 总结
该研究证实旋转电极电解系统能适应复杂废水成分，通过pH智能调控实现近零化学药剂消耗。未来可通过增加阴极盘数量（规划9盘配置）进一步提升处理规模，为工业废水循环经济提供关键技术支撑。