Treatment of industrial electroplating wastewater for metals removal via electrocoagulation continous flow reactors
Creators
- 1. National Research Centre
- 2. Ain Shams University
- 3. Central Metallurgical Research and Development Institute
Description
Abstract A real industrial electroplating rinsing wastewater was collected and subjected to physical and chemical examination. The study showed that it can be categorized as high strength wastewater, at pH- 2, COD 1430 mg/l, and high level of metals above permissible limits, namely: 150, 30, 25, and 2.9 for Ni, Cu, Zn, and Fe mg/l respectively. Therefore, metals must be adequately removed before discharging to avoid any hazardous impact on the environment. Similar synthetic wastewater was prepared to study the effect of chemical coagulation for the precipitation of metals. The optimum removal rate was achieved by using a combination of lime and ferric chloride at 100 and 30 mg/l respectively. The chemically treated electroplating wastewater was subjected to an electrocoagulation study. A comparison between iron and stainless-steel electrodes for the removal of metals was investigated. Furthermore, the effect of different electric voltages, and contact time on metals removal efficiency were also examined. It was found that the optimum removal capacity was achieved when a stainless steel electrode was employed in the presence of ferric chloride as coagulant, at 10 volts, 30 min. contact time, and pH 9 for synthetic solution. In a batch treatment system, the real industrial wastewater was treated at the predetermined optimum operating conditions; the removal of metals was 92.1%, 87.8% and 82.9% for Ni. Zn, and Cu respectively. By employing a continuous flow reactor for the treatment of the same real wastewater and under the same operating conditions, metals removal rate increased to 98.9%, 97.4% and 96.6% for Ni. Zn, and Cu respectively. The level of metals in the final treated wastewater copes with Egyptian Environmental Regulation. The overall results confirmed that the electro-coagulation (EC) technology offers an effective alternative process in combination with the conventional chemical coagulation process for reaching high removal performance of toxic metals from the electroplating wastewater. The advantage of EC technique is achieving high treatment efficiency instead of expensive chemical reagents, high construction cost and/or other conventional processes. In addition, the final treated water can be reused for rinsing process in the electroplating industry and/or discharging without any environmental hazard effect. It is also recommended to employ solar energy instead of electricity to reduce cost of operation.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
الملخص تم جمع طلاء صناعي حقيقي لشطف مياه الصرف الصحي وإخضاعه للفحص الفيزيائي والكيميائي. أظهرت الدراسة أنه يمكن تصنيفها على أنها مياه صرف عالية القوة، عند درجة الحموضة - 2، COD 1430 ملغ/لتر، ومستوى عالٍ من المعادن فوق الحدود المسموح بها، وهي: 150 و 30 و 25 و 2.9 للنيكل والنحاس والزنك والحديد ملغ/لتر على التوالي. لذلك، يجب إزالة المعادن بشكل كاف قبل التفريغ لتجنب أي تأثير خطير على البيئة. تم إعداد مياه صرف اصطناعية مماثلة لدراسة تأثير التخثر الكيميائي على ترسيب المعادن. تم تحقيق معدل الإزالة الأمثل باستخدام مزيج من الجير وكلوريد الحديديك عند 100 و 30 مجم/لتر على التوالي. تم إخضاع مياه الصرف الصحي المعالجة كيميائيًا لدراسة التخثير الكهربائي. تم التحقيق في مقارنة بين أقطاب الحديد والفولاذ المقاوم للصدأ لإزالة المعادن. علاوة على ذلك، تم أيضًا فحص تأثير الفولتية الكهربائية المختلفة، ووقت التلامس على كفاءة إزالة المعادن. وتبين أن قدرة الإزالة المثلى تحققت عندما تم استخدام قطب كهربائي من الفولاذ المقاوم للصدأ في وجود كلوريد الحديديك كمخثر، عند 10 فولت، و 30 دقيقة من وقت التلامس، ودرجة الحموضة 9 للمحلول الصناعي. في نظام معالجة الدفعات، تمت معالجة مياه الصرف الصناعي الحقيقية في ظروف التشغيل المثلى المحددة مسبقًا ؛ وكانت إزالة المعادن 92.1 ٪ و 87.8 ٪ و 82.9 ٪ للنيكل. الزنك، والنحاس على التوالي. من خلال استخدام مفاعل تدفق مستمر لمعالجة نفس مياه الصرف الصحي الحقيقية وتحت نفس ظروف التشغيل، ارتفع معدل إزالة المعادن إلى 98.9 ٪ و 97.4 ٪ و 96.6 ٪ للنيكل. الزنك، والنحاس على التوالي. يتوافق مستوى المعادن في مياه الصرف الصحي المعالجة النهائية مع اللائحة البيئية المصرية. أكدت النتائج الإجمالية أن تقنية التخثر الكهربائي (EC) توفر عملية بديلة فعالة بالاقتران مع عملية التخثر الكيميائي التقليدية للوصول إلى أداء إزالة عالي للمعادن السامة من مياه الصرف الصحي للطلاء الكهربائي. تتمثل ميزة تقنية EC في تحقيق كفاءة معالجة عالية بدلاً من الكواشف الكيميائية باهظة الثمن، وارتفاع تكلفة البناء و/أو العمليات التقليدية الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، يمكن إعادة استخدام المياه المعالجة النهائية لعملية الشطف في صناعة الطلاء الكهربائي و/أو التفريغ دون أي تأثير خطر بيئي. كما يوصى بتوظيف الطاقة الشمسية بدلاً من الكهرباء لتقليل تكلفة التشغيل.Translated Description (French)
Résumé Une véritable eau usée de rinçage par galvanoplastie industrielle a été collectée et soumise à un examen physique et chimique. L'étude a montré qu'elle peut être classée comme des eaux usées à haute résistance, à pH- 2, COD 1430 mg/l, et un niveau élevé de métaux au-dessus des limites admissibles, à savoir : 150, 30, 25 et 2,9 pour Ni, Cu, Zn et Fe mg/l respectivement. Par conséquent, les métaux doivent être éliminés de manière adéquate avant d'être rejetés afin d'éviter tout impact dangereux sur l'environnement. Des eaux usées synthétiques similaires ont été préparées pour étudier l'effet de la coagulation chimique sur la précipitation des métaux. Le taux d'élimination optimal a été atteint en utilisant une combinaison de chaux et de chlorure ferrique à 100 et 30 mg/l respectivement. Les eaux usées d'électrodéposition traitées chimiquement ont été soumises à une étude d'électrocoagulation. Une comparaison entre les électrodes en fer et en acier inoxydable pour l'élimination des métaux a été étudiée. En outre, l'effet de différentes tensions électriques et du temps de contact sur l'efficacité de l'élimination des métaux a également été examiné. Il a été constaté que la capacité d'élimination optimale était atteinte lorsqu'une électrode en acier inoxydable était utilisée en présence de chlorure ferrique comme coagulant, à 10 volts, 30 min. de temps de contact et pH 9 pour une solution synthétique. Dans un système de traitement par lots, les eaux usées industrielles réelles ont été traitées dans les conditions de fonctionnement optimales prédéterminées ; l'élimination des métaux était de 92,1 %, 87,8 % et 82,9 % pour le Ni. Zn et Cu respectivement. En utilisant un réacteur à flux continu pour le traitement des mêmes eaux usées réelles et dans les mêmes conditions de fonctionnement, le taux d'élimination des métaux a augmenté à 98,9%, 97,4% et 96,6% pour le Ni. Zn et Cu respectivement. Le niveau de métaux dans les eaux usées traitées finales est conforme à la réglementation environnementale égyptienne. Les résultats globaux ont confirmé que la technologie d'électro-coagulation (EC) offre un processus alternatif efficace en combinaison avec le processus de coagulation chimique conventionnel pour atteindre des performances élevées d'élimination des métaux toxiques des eaux usées d'électrodéposition. L'avantage de la technique EC est d'atteindre une efficacité de traitement élevée au lieu de réactifs chimiques coûteux, un coût de construction élevé et/ou d'autres processus conventionnels. En outre, l'eau traitée finale peut être réutilisée pour le processus de rinçage dans l'industrie de la galvanoplastie et/ou le déchargement sans aucun effet dangereux sur l'environnement. Il est également recommandé d'utiliser l'énergie solaire au lieu de l'électricité pour réduire les coûts d'exploitation.Translated Description (Spanish)
Resumen Se recogieron aguas residuales de enjuague de galvanoplastia industrial real y se sometieron a examen físico y químico. El estudio mostró que se puede clasificar como aguas residuales de alta resistencia, a pH 2, DQO 1430 mg/l y alto nivel de metales por encima de los límites permisibles, a saber: 150, 30, 25 y 2.9 para Ni, Cu, Zn y Fe mg/l, respectivamente. Por lo tanto, los metales deben eliminarse adecuadamente antes de la descarga para evitar cualquier impacto peligroso en el medio ambiente. Se prepararon aguas residuales sintéticas similares para estudiar el efecto de la coagulación química para la precipitación de metales. La tasa de eliminación óptima se logró mediante el uso de una combinación de cal y cloruro férrico a 100 y 30 mg/l, respectivamente. Las aguas residuales de galvanoplastia tratadas químicamente se sometieron a un estudio de electrocoagulación. Se investigó una comparación entre electrodos de hierro y acero inoxidable para la eliminación de metales. Además, también se examinó el efecto de diferentes voltajes eléctricos y el tiempo de contacto en la eficiencia de eliminación de metales. Se encontró que la capacidad de eliminación óptima se logró cuando se empleó un electrodo de acero inoxidable en presencia de cloruro férrico como coagulante, a 10 voltios, 30 minutos de tiempo de contacto y pH 9 para la solución sintética. En un sistema de tratamiento por lotes, las aguas residuales industriales reales se trataron en las condiciones operativas óptimas predeterminadas; la eliminación de metales fue del 92,1%, 87,8% y 82,9% para Ni. Zn y Cu, respectivamente. Al emplear un reactor de flujo continuo para el tratamiento de las mismas aguas residuales reales y en las mismas condiciones de operación, la tasa de eliminación de metales aumentó a 98.9%, 97.4% y 96.6% para Ni. Zn y Cu, respectivamente. El nivel de metales en las aguas residuales tratadas finales cumple con la regulación ambiental egipcia. Los resultados generales confirmaron que la tecnología de electrocoagulación (EC) ofrece un proceso alternativo eficaz en combinación con el proceso de coagulación química convencional para alcanzar un alto rendimiento de eliminación de metales tóxicos de las aguas residuales de galvanoplastia. La ventaja de la técnica EC es lograr una alta eficiencia de tratamiento en lugar de costosos reactivos químicos, altos costos de construcción y/u otros procesos convencionales. Además, el agua tratada final se puede reutilizar para el proceso de enjuague en la industria de galvanoplastia y/o descarga sin ningún efecto de peligro ambiental. También se recomienda emplear energía solar en lugar de electricidad para reducir el coste de operación.Files
wpt0170555.pdf.pdf
Files
(93 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:b0d506893d4802090edf1644f5f082cd
|
93 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- معالجة مياه الصرف الصناعي للطلاء بالكهرباء لإزالة المعادن عن طريق مفاعلات التدفق المستمر للتخثير الكهربائي
- Translated title (French)
- Traitement des eaux usées industrielles d'électrodéposition pour l'élimination des métaux via des réacteurs à flux continu d'électrocoagulation
- Translated title (Spanish)
- Tratamiento de aguas residuales de galvanoplastia industrial para la eliminación de metales a través de reactores de flujo continuo de electrocoagulación
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4206271818
- DOI
- 10.2166/wpt.2022.001
References
- https://openalex.org/W1974812586
- https://openalex.org/W2022544306
- https://openalex.org/W2025870011
- https://openalex.org/W2036797030
- https://openalex.org/W2040514404
- https://openalex.org/W2139352984
- https://openalex.org/W2321257493
- https://openalex.org/W2587933103
- https://openalex.org/W2803321925
- https://openalex.org/W2806490509
- https://openalex.org/W2809365931
- https://openalex.org/W2954743071
- https://openalex.org/W2976853398
- https://openalex.org/W2994782245
- https://openalex.org/W3092076538
- https://openalex.org/W4234541988
- https://openalex.org/W4235515815
- https://openalex.org/W4238243106
- https://openalex.org/W4247388553
- https://openalex.org/W4247493143
- https://openalex.org/W4255176140
- https://openalex.org/W4382059854
- https://openalex.org/W4394094169