申请日2017.09.21
公开(公告)日2017.12.08
IPC分类号C25C1/12; C25C1/08; C25C7/00; C22B7/00; C22B34/32; C22B23/00
摘要
本发明公开了一种电镀废水中多种重金属同时分离回收的装置,装置包括至少有一个处理单元室的装置外框，每一处理单元室内均设有阳极反应池和阴极反应池，阳极反应池中设有阳极板，阴极反应池中设有阴极板;阳极板和阴极板间设有由阳离子交换膜和阴离子交换膜组成多层隔膜，多层隔膜形成有废水处理通道，装置外框上设有电镀废水进口和电镀废水出口;装置配有直流电源，阳极板和阴极板对应连接直流电源的正极和负极，阳离子交换膜和阴离子交换膜之间形成有金属回收室。其回收方法是流经废水处理通道的电镀废水中的重金属离子在被隔形成的金属回收室内以金属或碱性化合物的形态从电镀废水中被分离回收的方法。
权利要求书
1.一种电镀废水中多种重金属同时分离回收的装置,所述的装置包括至少成型有一个处理单元室的装置外框(1)，其特征是：每一所述的处理单元室内均设有利用电化学处理的方式将电镀废水中的重金属分离回收的反应池;所述的反应池包括以该处理单元室的中分线为对称轴左右对称形成的阳极反应池(1a)和阴极反应池(1b)，所述的阳极反应池(1a)中设有阳极板(2)，所述的阴极反应池(1b)中设有阴极板(3);所述的阳极板(2)和阴极板(3)之间设有用于使多种重金属同时在其相应膜上析出的多层隔膜，所述的多层隔膜由复数个交替间隔设置的阳离子交换膜和阴离子交换膜组成，该多层隔膜的中心形成有能使电镀废水流过的废水处理通道(4a)，所述的装置外框(1)上对应设有连接废水处理通道(4a)的电镀废水进口(A)和电镀废水出口(B);所述的装置配有直流电源(5)，所述的阳极板(2)与直流电源(5)的正极相连接，所述的阴极板(3)与直流电源(5)的负极相连接;所述间隔设置的阳离子交换膜和阴离子交换膜之间均形成有金属回收室(4b)，在所述的装置通电的状态下，流经所述废水处理通道(4a)的电镀废水中的重金属离子在被隔形成的金属回收室(4b)内以金属或碱性化合物的形态从电镀废水中被分离回收。
2.根据权利要求1所述的一种电镀废水中多种重金属同时分离回收的装置，其特征是：所述的多层隔膜在阳极反应池(1a)中由外向内依次包括第一阳离子交换膜(41)和第一阴离子交换膜(42);该多层隔膜在阴极反应池(1b)中由外向内依次包括第二阴离子交换膜(44)和第二阳离子交换膜(43);所述的第一阴离子交换膜(42)和第二阳离子交换膜(43)以处理单元室的中分线为对称轴对称设置，所述的废水处理通道(4a)由第一阴离子交换膜(42)和第二阳离子交换膜(43)之间的通道构成。
3.根据权利要求2所述的一种电镀废水中多种重金属同时分离回收的装置，其特征是：所述的电镀废水进口(A)经进水管连接有用于供应电镀废水的废水泵(6)，该废水泵(6)的进水口经抽水管与电镀废水池(7)相连接;所述的电镀废水出口(B)经排水管连通电镀废水池(7);所述的装置外框(1)上设有将金属回收室(4b)中分离重金属后的分离废水排出的出水管(8)。
4.根据权利要求3所述的一种电镀废水中多种重金属同时分离回收的装置，其特征是：所述的反应池中每一金属回收室(4a)所加载的直流电压为5V至20V。
5.根据权利要求4所述的一种电镀废水中多种重金属同时分离回收的装置，其特征是：所述的电镀废水为含有多种重金属的混合电镀废水，所述的混合电镀废水中含有的重金属铜离子在金属回收室内以金属的形态被分离收;所述的混合电镀废水中含有的重金属镍离子在金属回收室内以金属及/或碱性化合物的形态被分离回收;所述的混合电镀废水中含有的重金属铬离子在金属回收室内以碱性化合物的形态被分离回收。
6.根据权利要求5所述的一种电镀废水中多种重金属同时分离回收的装置，其特征是：所述的装置外框(1)由发泡树脂材料制成，该装置外框(1)内成型有二到十二个处理单元室。
7.一种电镀废水中多种重金属同时分离回收的方法,其特征是：所述的方法是采用电化学处理的方式使流过装置多层隔膜中废水处理通道(4a)的电镀废水，在多层隔膜中被隔形成的金属回收室(4b)内以金属或碱性化合物的形态从电镀废水中分离回收金属的金属回收法。
8.根据权利要求7所述的一种电镀废水中多种重金属同时分离回收的方法,其特征是：利用电化学处理通过电渗析的方法将金属回收室(4b)内电镀废水的质子浓度降低，使电镀废水中的金属以金属单质或碱性化合物的形态从含有金属的废液中被分离回收。
9.根据权利要求8所述的一种电镀废水中多种重金属同时分离回收的方法,其特征是：装置在处理含铜离子的电镀废水情况下，金属回收室(4b)内能实现单质铜的回收;在水溶液的情况下、施加高电压时，以氨氮作为触媒，能形成水合电子具有氧化性的物质。
10.根据权利要求9所述的一种电镀废水中多种重金属同时分离回收的方法,其特征是：进行电化学处理的每一金属回收室所加载的直流电压是5V以上20V以下时，用以将稳定且析出困难的络合重金属中的重金属离子分离，在处理单元室或者通过多层隔膜到相邻的处理单元室中，以及以悬浊液的方式从处理单元室中排出，以盐基化合物的形式回收。
说明书
一种电镀废水中多种重金属同时分离回收的装置及方法
技术领域
本发明涉及废水环保处理技术领域，尤其是涉及对电镀废水中多种重金属回收的设备，具体地说是一种电镀废水中多种重金属同时分离回收的装置及方法。
背景技术
我国是电镀大国，与电镀业密切相关的产业有汽车、装备制造、船舶、物流业，其他如钢铁、石化、有色金属等行业也和电镀业有着千丝万缕的关联。这些产业的发展，必将带动与之关系密切的电镀业的全新发展，与此同时，电镀废水的排放量必将有增无减。
电镀废水中电镀污染物的产生量如下表所示：
类型废水中污染物的产生量镀黄铜废水：每镀103m2工件产生废水中含铜23kg，锌15kg镀铬废水：每镀103m2工件产生废水中含六价铬37kg镀镉废水：每镀103m2工件产生废水中含镉4kg镀铅废水：每镀103m2工件产生废水中含铅21kg，油1kg镀锌钢板废水：废水量5t/t工件，废水中含锌0.5kg/t，氰化物0.02kg/t镀锌钢管废水：废水量2.7t/t工件，废水中含锌0.34kg/t氰化处理废水：废水中排出氰化物用量的95%
目前我国现有15000家电镀生产厂，5000多条生产线和2.5-3亿m2电镀面积生产能力。每年约产生4亿吨含重金属废水、50000吨固体废物和3000万m2酸性气体，再加上我国废物处理基础较差，环境状况令人堪忧。我国电镀工业生产每年消耗铜、锌、镍等金属在7万吨以上，年消耗氰化钠2万吨以上，消耗铬酸酐3.5万吨以上，消耗酸、碱等化工原料40万吨以上。因而，电镀废水的处理以及其中重金属的回收与再利用迫在眉睫!
目前电镀废水的处理方法主要有：化学沉淀法、絮凝沉淀法、离子交换法、电解法、膜分离法、生物法。通过大量实践证明，处理含铜和镍的电镀废水最有效的方法就是化学沉淀法，此方法能处理的水量较大，但是所使用的药剂量也偏大，处理过程比较麻烦，与此同时，我们还需要时常调节PH值，而且废液里的重金属再回收困难，要想大量高效地回收利用重金属还需要进一步采取新的技术方案。
现有专利号为CN201610047262，名称为“一种电镀重金属回收装置”公开了一种电镀重金属回收的装置，该装置包括机架，机架的上部设有若干个电解槽，电解槽的内壁设有阴极板，电解槽内设有阳极板，通过电化学原理把废水浓缩到一定程度，再通过电解将金属析出。电解采用自主研发的微处理芯片，配合优质传感器，又采用国际先进ZGBT模块，形成一套控制调节装置。此装置虽然比表面积大，不易老化，实用时间长，也能有效降低废水中重金属的浓度，但是其工序相对繁琐，造价成本太高，且重金属回收后是混合的，还需进一步分离。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的现状，而提供一种电镀废水中多种重金属同时分离回收的装置及方法。该装置结构简单、设计合理，能有效将电镀废水中的多种重金属同时分离并实现分别回收，其分离回收方法工艺先进，回收率高并且操作方便。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种电镀废水中多种重金属同时分离回收的装置,或者说是一种电镀废水中不同重金属同时分离回收的装置;该装置包括至少成型有一个处理单元室的装置外框，每一处理单元室内均设有利用电化学处理的方式将电镀废水中的重金属分离回收的反应池;反应池包括以该处理单元室的中分线为对称轴左右对称形成的阳极反应池和阴极反应池，阳极反应池中设有阳极板，阴极反应池中设有阴极板;阳极板和阴极板之间设有用于使多种重金属同时在其相应膜上析出的多层隔膜，多层隔膜由复数个交替间隔设置的阳离子交换膜和阴离子交换膜组成，该多层隔膜的中心形成有能使电镀废水流过的废水处理通道，装置外框上对应设有连接废水处理通道的电镀废水进口和电镀废水出口;装置还配有直流电源，阳极板与直流电源的正极相连接，阴极板与直流电源的负极相连接;间隔设置的阳离子交换膜和阴离子交换膜之间均形成有金属回收室，在直流电源接通的状态下，流经废水处理通道的电镀废水中的重金属离子在被隔形成的金属回收室内以金属或碱性化合物的形态从电镀废水中被分离回收。
为优化上述技术方案，采取的措施还包括：
上述的多层隔膜在阳极反应池中由外向内依次包括第一阳离子交换膜和第一阴离子交换膜;该多层隔膜在阴极反应池中由外向内依次包括第二阴离子交换膜和第二阳离子交换膜;第一阴离子交换膜和第二阳离子交换膜以处理单元室的中分线为对称轴对称设置，废水处理通道由第一阴离子交换膜和第二阳离子交换膜之间的通道构成。
上述的电镀废水进口经进水管连接有用于供应电镀废水的废水泵，该废水泵的进水口经抽水管与电镀废水池相连接;电镀废水出口经排水管连通电镀废水池;装置外框上设有将金属回收室中分离重金属后的分离废水排出的出水管。
上述的反应池中每一金属回收室所加载的直流电压为5V至20V。
上述的电镀废水为含有多种重金属的混合电镀废水，混合电镀废水中含有的重金属铜离子在金属回收室内以金属的形态被分离收;混合电镀废水中含有的重金属镍离子在金属回收室内以金属及/或碱性化合物的形态被分离回收;混合电镀废水中含有的重金属铬离子在金属回收室内以碱性化合物的形态被分离回收。
上述的装置外框由发泡树脂材料制成，该装置外框内成型有二到十二个处理单元室。
本发明还提供了一种电镀废水中多种重金属同时分离回收的方法,所述的方法是采用电化学处理的方式使流过装置多层隔膜中废水处理通道的电镀废水，在多层隔膜中被隔形成的金属回收室内以金属或碱性化合物的形态从电镀废水中分离回收金属的金属回收法。
利用电化学处理通过电渗析的方法将金属回收室内电镀废水的质子浓度降低，使电镀废水中的金属以金属单质或碱性化合物的形态从含有金属的废液中被分离回收。
装置在处理含铜离子的电镀废水情况下，金属回收室内能实现单质铜的回收;在水溶液的情况下、施加高电压时，以氨氮作为触媒，能形成水合电子具有氧化性的物质。
进行电化学处理的每一金属回收室所加载的直流电压是5V以上20V以下时，用以将稳定且析出困难的络合重金属中的重金属离子分离，在处理单元室或者通过多层隔膜到相邻的处理单元室中，以及以悬浊液的方式从处理单元室中排出，以盐基化合物的形式回收。
与现有技术相比，本发明的装置在阳极板和阴极板之间设有用于使多种重金属，即使不同的重金属同时在不同的膜上析出的多层隔膜，该多层隔膜根据各金属离子移动速度的不同以及析出环境的不同设置，其包括复数个交替间隔设置的阳离子交换膜和阴离子交换膜，从而能实现不同的重金属同时在不同的膜上析出。本发明的回收方法为在被隔形成的金属回收室内以金属或碱性化合物的形态从电镀废水中分离回收金属的金属回收法。
本装置弥补了以往电镀废水处理单一化的缺点，能将混合电镀废水中的重金属在反应池中进行分离，然后达到分别回收的效果。能有效提高电镀废水的处理效果，降低设备投资成本。
