酸碱不平衡电解回收酸性矿山排水中金属及产氢研究

来源：环境工程技术学报杂志2025年第6期北京时间：

作者：陈朱迪, 宋浩洋, 蒋进元, 潘小军, 谭伟, 石冬妮, 李雅君

摘要：针对微生物电解和光电化学技术处理酸性矿山排水（AMD）时存在反应速率慢、氢气（H2）产量低等问题，设计了一种酸碱不平衡电解池（AB-EC）。以单一Fe2+的煤矿型AMD为模型体系，系统优化电极间距、电压、尿素浓度及pH等关键参数，确立AB-EC的基础运行条件；进而将优化体系扩展至含Fe2+、Al3+、Mn2+和Ni2+的冻融型硫铁矿AMD处理，深入探究多金属离子竞争下的反应机制；最后提出两级AB-EC协同产氢且分级回收金属的策略。结果表明：通过系统优化试验确定AB-EC最佳运行条件，电极间距为2.5 cm，施加8 V恒压，阳极电解液采用pH为13的0.5 mol/L尿素溶液。该条件下处理230 mL煤矿型AMD运行50 min后，Fe2+去除率达70.10%±3.87%，H2产量为（54±2）mL，其去除金属和产氢性能显著优于微生物电解与光电化学技术。处理230 mL冻融型硫铁矿AMD，AB-EC运行100 min后，出水Fe2+、Al3+、Mn2+、Ni2+平均浓度分别为0.71、0.01、2.81、0.23 mg/L，去除率均超过97%。此时H2产量达（116±3）mL，阳极尿素和NaOH的平均消耗量分别为0.21和0.18 g。进一步研究结果表明，构建序批式两级AB-EC工艺能同步实现生产H2与Al(OH)3/Fe3O4的选择性分离回收。

关键词：酸性矿山排水, 酸碱不平衡电解池, 尿素, 回收金属, 氢气生产