申请日2015.09.09
公开(公告)日2015.11.11
IPC分类号C02F9/06; C02F1/461
摘要
一种多孔石墨电极在工业废水处理中的应用方法，采用电化学法对工业废水进行处理，所述方法采用多孔石墨电极作为电解的电极，该多孔石墨电极为立方体，由石墨粉和粘结剂烧结而成，其内部设有形成蜂窝状孔隙的若干通孔。本发明减少了采用铁或铝电极而造成废水中铁或铝离子量的增加，同时也避免了活性炭电极产生的有机污染物吸附的问题，以及电解过程中由于产生大量氧而导致的金属电极钝化问题，同时由于多孔石墨电极的不溶解性而达到了电极无损耗的有益效果，从而提高了电化学法处理工业废水的总体功效，减少了二次污染，降低了成本，并为进一步应用反渗透法进行中水回用处理创造了良好的条件，本发明在高频高压脉冲电化学法工业废水处理领域中具有巨大的应用前景。
摘要附图
权利要求书
1.一种多孔石墨电极在工业废水处理中的应用方法，采用电化学法对工业废水进 行处理，其特征在于：所述方法采用多孔石墨电极作为电解的电极，该多孔石墨电极 为立方体，由石墨粉和粘结剂烧结而成，其内部设有形成蜂窝状孔隙的若干通孔。
2.根据权利要求1所述的多孔石墨电极在工业废水处理中的应用方法，其特征在 于：所述的多孔石墨电极含有纳米碳。
3.根据权利要求2所述的多孔石墨电极在工业废水处理中的应用方法，其特征在 于：所述的纳米碳占所述多孔石墨电极的质量比为5%。
4.根据权利要求1或2所述的多孔石墨电极在工业废水处理中的应用方法，其特 征在于：所述方法的具体工艺步骤如下：
(1)在电化学电解槽中将多个所述多孔石墨电极叠加以构成电解电极，叠加时各 多孔石墨电极的立方体上的通孔互相贯通或互相交错;
(2)在PH调节池中，根据工业废水中所含金属离子和有机污染物成分的不同和 浓度的不同，调节工业废水的PH值;
(3)将经过PH调节的工业废水注入电化学电解槽，采用工业废水处理电源对工 业废水通电进行电解;
(4)电解后的工业废水进入PH调节池，根据各种工业废水的不同要求将电解后 的工业废水的PH值调节到8-12;
(5)在经PH调节后的工业废水中加入絮凝剂，加速产生沉淀并去除沉淀物;
(6)去除沉淀物后的上清水经过滤后进行下一工艺的再处理或直接排放。
5.根据权利要求4所述的多孔石墨电极在工业废水处理中的应用方法，其特征在 于：所述的步骤(2)中，将工业废水的PH值调节至2-12。
6.根据权利要求4所述的多孔石墨电极在工业废水处理中的应用方法，其特征在 于：所述的步骤(3)中，电解所需的电压、电流和时间根据工业废水中所含金属离子 和有机污染物的成分和浓度而定。
说明书
多孔石墨电极在工业废水处理中的应用方法
技术领域
本发明涉及工业废水的处理，特别涉及一种多孔石墨电极在工业废水处理中的应用方法，属于环保技术领域。
背景技术
高频高压脉冲电絮凝工业废水处理技术最早产生于美国，主要应用于船体污泥和含油废水的治理，经过改进及提高后又被应用于冶炼厂、电镀厂等金属离子污染废水的无害化处理，目前国内已在工业废水处理领域中开始应用高频高压脉冲电絮凝技术。现有高频高压脉冲电絮凝技术中的导电电极的材料采用的均是金属铁或铝，虽然铁或铝质电极具有取材方便、强度高、导电性好等优点，且在电解过程中能够产生二价铁或铝的絮状物有助于更好的絮凝沉淀，但是也存在有其不可克服的缺点：
1、铁或铝的金属电极在电解过程中会发生溶解，尤其当需要高电压还原某些离子的时候，高频高压会更剧烈更快速地溶解金属电极，在电解液中产生铁或铝的氧化物。为了除去这些金属氧化物，就要添加碱性物质以便产生碱性金属，使其在电解液中生成金属的氢氧化物沉淀，这样就造成了大量的化学沉淀物俗称污泥，使废水处理过程中产生的废弃物增加，导致水处理过程中的二次污染。
2、在高频高压脉冲的电絮凝电解过程中，由于电解过程中阳极表面上大量氧的产生使铁或铝的金属电极很易发生表面钝化，造成进一步电解效率的降低，从而影响废水处理的效果。
3、当工业废水中有害成分被处理完后，水中会残留有一定量的铁或铝离子，给进一步采用反渗透法对中水回用处理带来了较大的困难。
4、电絮凝电解过程中铁或铝金属的溶解造成了电极金属材料的大量消耗，从而使金属电极的损耗率很高，也就大大增加了电极的使用成本。
为了克服工业废水处理中使用铁或铝等金属电极的不足，已出现有应用纯活性炭制作的碳电极进行工业废水处理的例子，然而由于活性炭的吸附能力过强，活性炭电极在废水处理过程中会吸附大量处理过程中产生的有机污染物，久而久之堵塞活性炭内的多孔结构，导致活性炭电极导电性能的下降，从而大大降低污水处理的效果。
石墨粉质软，黑灰色，有油腻感，硬度为1～2，比重为1.9～2.3;在隔绝氧气的条件下，其熔点在3000℃以上，是最耐高温的矿物之一;不同高温下能够与氧反应，生成二氧化碳或一氧化碳;在卤素中只有氟能与单质碳直接反应;在加热条件下，石墨粉较易被酸氧化，在高温下，石墨粉还能与许多金属反应，生成金属碳化物，可以用于冶炼金属。石墨的主要性能如下：
导电性：石墨的导电性比一般非金属高一百倍。
导热性：超过钢、铁、铅等金属材料，导热系数随温度升高而降低，甚至在极高的温度下石墨成绝热体。
化学稳定性：石墨在常温下有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。
可塑性：石墨的韧性好，可粘结成很薄的薄片。
由于石墨粉具有以上的各种性能，因而在电气工业上广泛用作制造电刷、碳棒、碳管、水银整流器的正极、石墨垫圈、电话零件以及显像管的涂层等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有高频高压脉冲电絮凝工业废水处理方法中使用金属电极或纯活性炭电极的不足，提供多孔石墨电极在工业废水处理中的应用方法，采用由石墨粉和粘结剂构成的多孔石墨作为电解电极，通过高频高压脉冲电化学法对工业废水进行处理，达到减少电解过程中再次产生金属离子废弃物、避免电极钝化、降低电极损耗以及杜绝电极本身吸附效应的效果，从而提高工业废水的处理能力，减少二次污染，降低电极的使用成本，并且为进一步反渗透法的中水回用处理创造条件。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案如下：
一种多孔石墨电极在工业废水处理中的应用方法，采用电化学法对工业废水进行处理，其特征在于：所述方法采用多孔石墨电极作为电解的电极，该多孔石墨电极为立方体，由石墨粉和粘结剂烧结而成，其内部设有形成蜂窝状孔隙的若干通孔。
作为进一步改进，所述的多孔石墨电极含有纳米碳。
作为进一步改进，所述的纳米碳占所述多孔石墨电极的质量比为5%。
作为进一步改进，所述方法的具体工艺步骤如下：
(1)在电化学电解槽中将多个所述多孔石墨电极叠加以构成电解电极，叠加时各多孔石墨电极的立方体上的通孔互相贯通或互相交错;
(2)在PH调节池中，根据工业废水中所含金属离子和有机污染物成分的不同和浓度的不同，调节工业废水的PH值;
(3)将经过PH调节的工业废水注入电化学电解槽，采用工业废水处理电源对工业废水通电进行电解;
(4)电解后的工业废水进入PH调节池，根据各种工业废水的不同要求将电解后的工业废水的PH值调节到8-12;
(5)在经PH调节后的工业废水中加入絮凝剂，加速产生沉淀并去除沉淀物;
(6)去除沉淀物后的上清水经过滤后进行下一工艺的再处理或直接排放。
作为进一步改进，所述的步骤(2)中，将工业废水的PH值调节至2-12。
作为进一步改进，所述的步骤(3)中，电解所需的电压、电流和时间根据工业废水中所含金属离子和有机污染物的成分和浓度而定。
与现有技术相比较，本发明改变了使用金属和活性炭作为电解电极的现有做法，采用了成分为多孔石墨的电极作为高频高压脉冲电解过程中电源的导电电极，达到了如下有益效果：
1、避免了水质的二次污染——由于多孔石墨电极的材质是非金属而不是铁或者铝等金属，因而不会在电解过程中发生溶解，产生金属的氢氧化物，从而导致大量的化学污泥产生，因此在废水处理过程中多孔石墨电极不会增加任何污染物，也不会发生水质的二次污染。
2、防止电极钝化，提高电解效率——由于多孔石墨电极在电解氧化过程中自身不参与溶解反应，因此在高频高压脉冲的电化学电解过程中，工业废水被电解而在正电极表面析出的大量氧气不会使多孔石墨电极表面产生氧化层而导致电极钝化，因而不会影响多孔石墨电极的导电活性，更有利于工业废水中的金属离子直接得到电子还原或者络合物在碱性条件下得到大量羟基极性基被充分降解(金属离子易于形成金属氢氧化物沉淀)，从而大大提高了废水处理过程中的电解效率，使本发明所述工艺方法的使用范围更宽泛，更有利于适应各种不同污染物的氧化还原的需要以及高浓度有机污染物被降解的需要。
3、有利于工业废水进行中水回用处理——由于电极不是铁或铝，所以大大减少了经处理后水中残存的铁或铝离子的含量，因此使工业废水能够较容易进入反渗透系统进行进一步中水回用处理。
4、使用成本低廉——多孔石墨电极由于不发生电极表面的氧化溶解，所以不会产生消耗，因此降低了电极的使用成本，提高了电极的性价比。
5、提高了污水处理的效果——由于多孔石墨电极没有活性碳电极具有的吸附作用，杜绝了电极本身的吸附效应，避免了电极导电性能的下降，大大提高了污水处理的效果，同时延长了电极的使用寿命。
6、降低了耗电量——加入纳米碳粉的石墨电极的电阻有明显的变化，不含纳米碳粉的多孔石墨电极的电阻为20-60欧姆/10cm长度，加入纳米碳粉的多孔石墨电极的电阻可以减小到5-20欧姆/10cm长度，因此含纳米碳粉的多孔石墨电极能够明显降低水处理的耗电量，降低了水处理的成本。
