申请日2014.04.29
公开(公告)日2014.07.23
IPC分类号C02F1/62; C02F1/46
摘要
本发明属于水处理技术领域，涉及一种用于处理工业废水的电化学方法。该电化学方法以镁或镁合金作为阳极，可有效去除工业废水中的重金属元素。废水进入电化学装置后，镁阳极在电化学作用下产生的高活性氢氧化镁可高效地吸附废水中的重金属离子，并与水中的悬浊物结合，最后通过沉淀实现固液分离，达到净化废水的目的。该方法可同时去除工业废水中的锌、镉、铜、砷等重金属离子，去除率可达95%以上。与传统的铁、铝阳极电化学装置相比，镁阳极电化学装置具有极板不易钝化、耗电量低、废渣量少等优点，适用于冶金、采矿、电镀、金属加工等行业的废水处理。
权利要求书
1.一种用于处理工业废水的电化学方法，其特征在于，采用镁或镁合金为阳 极材料，不锈钢或石墨为阴极材料，利用电化学作用及其产生的高活性氢氧化镁 实现去除废水中重金属元素。
2.按照权利要求1所述的用于处理工业废水的电化学方法，其特征在于，该 方法同时去除水中的锌、镉、铜、砷之一种或两种以上重金属离子，且不产生任 何有害因素，静置澄清检测合格后即可排放。
3.按照权利要求1所述的用于处理工业废水的电化学方法，其特征在于，该 方法的具体工艺参数如下：
预调工业废水pH值为3～8，采用电流密度3～30mA/cm2，极板间距为5～ 15mm，电解时间为120～480s，出水静置时间不少于60min。
4.按照权利要求1所述的用于处理工业废水的电化学方法，其特征在于，在 电化学过程中，镁或镁合金阳极钝化不明显，除污性能稳定，且耗电量小，仅为 铁阳极的60～80%，仅为铝阳极的30～40%。
5.按照权利要求1所述的用于处理工业废水的电化学方法，其特征在于，与 铁阳极电化学方法相比，在相同电流下产生的废渣重量少40～60%，废渣体积少 20～35%。
说明书
一种用于处理工业废水的电化学方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，涉及一种用于处理工业废水的电化学方法。
背景技术
随着工业的快速发展，水污染日益严重，已经成为当今社会不可回避的课题。 由于废水中污染物的种类越来越复杂，国家对废水排放的控制也更加严格，传统 的废水处理技术已经难以满足要求。
电化学法用于处理工业废水，具有处理效果好、废渣量少、水质适应性强等 优点，可应用于包括电镀、选矿、冶炼、造纸、石油化工、纺织、食品饮料等多 个行业的废水处理，具有广阔的应用前景。
目前的电化学装置一般采用铁或铝作为阳极，普遍存在以下问题：1)极板消 耗不均匀，电压波动较大;2)极板容易钝化，导致耗电量较大，且性能可靠性降 低;3)多种重金属离子共存时去除效果不稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于处理工业废水的电化学方法，利用电化学作 用及其产生的高活性氢氧化镁实现去除废水中重金属元素的目的。
本发明的技术方案是：
一种用于处理工业废水的电化学方法，采用镁或镁合金为阳极材料，不锈钢 或石墨为阴极材料，利用电化学作用及其产生的高活性氢氧化镁实现去除废水中 重金属元素。
所述的用于处理工业废水的电化学方法，该方法同时去除水中的锌、镉、铜、 砷之一种或两种以上重金属离子，且不产生任何有害因素，静置澄清检测合格后 即可排放。
所述的用于处理工业废水的电化学方法，该方法的具体工艺参数如下：
预调工业废水pH值为3～8，采用电流密度3～30mA/cm2，极板间距为5～ 15mm，电解时间为120～480s，出水静置时间不少于60min。
所述的用于处理工业废水的电化学方法，在电化学过程中，镁或镁合金阳极 钝化不明显，除污性能稳定，且耗电量小，仅为铁阳极的60～80%，仅为铝阳极 的30～40%。
所述的用于处理工业废水的电化学方法，与铁阳极电化学方法相比，在相同 电流下产生的废渣重量少40～60%，废渣体积少20～35%。
本发明的设计思想是：
该方法的关键在于选用镁或镁合金作为阳极材料，其基本原理可用以下反应 式表示：
阴极反应：2H++2e-→H2↑
阳极反应：Mg-2e-→Mg2+
Mg2++2OH-→Mg(OH)2↓
镁阳极新生成的细小氢氧化镁具有很高的活性和比表面积，能够有效地吸附 水中的重金属离子，并与水中的悬浊物一起形成易于沉淀的絮体而从水中分离出 来。
现有技术中，一直没有人采用镁或镁合金作为处理工业废水的阳极材料，其 原因在于：一方面，铁和铝的氢氧化物具有较好的稳定性，其吸附性能也得到比 较广泛的研究，电化学方法一般首先考虑用铁和铝作为阳极材料;另一个原因是 铁和铝作为最常用的金属材料，容易获得，且较为廉价。与铁、铝相比，镁及镁 合金的研究和应用相对较少，制造技术有待提高，因此成本也较高。另外，氢氧 化镁在水中的稳定性不如铁和铝的氢氧化物，其作为吸附剂的应用也较少，这也 是同行们未优先考虑以它作为阳极材料的原因。
本发明从解决电化学方法处理工业废水时阳极材料易钝化、耗电量大、对部 分重金属去除效果不佳等问题出发，寻找一种新的材料体系，希望能与现有电化 学阳极材料实现互补，解决上述问题。通过研究发现，新生成的氢氧化镁具有很 高的活性，能有效地吸附水中的重金属离子，并形成絮状物而沉淀，实现去除重 金属的目的。电化学方法处理工业废水，流程简单，且耗时较短，工艺控制得当 时氢氧化镁的稳定性不高并不会造成重金属回溶或二次污染，因此不影响使用。 另一方面，随着镁及镁合金制造技术的日益成熟，其价格已大大降低，成本将不 再成为限制其作为电化学阳极材料应用的重要因素。
本发明的优点及有益效果如下：
1、本发明对废水中的锌、镉、铜、砷等多种重金属离子的去除率均可达到 95%以上，出水重金属离子浓度可达排放标准。
2、采用本发明电极表面氧化膜均匀，电压稳定，性能可靠，多种重金属离子 共存时仍能得到理想的处理效果。
3、采用本发明电耗低，处理每吨废水耗电量仅为铁、铝阳极的1/2和1/3。
4、采用本发明渣量少，每吨水仅产生固体废渣150～300g，在相同电流下条 件比铁阳极少40～60%。
5、本发明提供的电化学方法在电化学作用下可有效去除水中的锌、镉、铜、 砷等多种重金属离子，且多种重金属离子共存时处理效果不会出现明显下降。该 电化学方法在去除废水中重金属离子的同时，不产生任何有害因素，出水静置澄 清，检测合格后即可排放。
