申请日2017.12.21
公开(公告)日2018.05.15
IPC分类号C02F1/463; C02F1/461; C02F103/16
摘要
本发明公开了一种电絮凝处理含有锌镍络合物电镀废水的工艺，属于污水处理技术领域。本发明自行设计反应器，阳极材料为碳钢，阴极为铝，通过电絮凝方法去除废水中的锌镍络合物。本反应器通过阳极旋转，使得絮体能够充分扩散，与锌镍合金络合物充分接触，通过网捕和沉淀的作用去除水中的锌和镍。本发明的电絮凝处理工艺无须添加任何药剂，能够原位产生絮凝剂，操作简单;本发明的电絮凝处理工艺对于络合态锌镍废水的Zn2+去除率达到88～94%，Ni2+去除率达到24～32%，具有较高的去除效率。
权利要求书
1.一种处理含有锌镍络合物废水的方法，其特征在于，在pH 3～6、电流为25～45mA/cm2、NaCl浓度为1～2.5g/L、转速为40～80r/min的条件下对含有锌镍络合物的废水进行电絮凝处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于处理含有Zn2+浓度为40～50mg/L、Ni2+浓度为4～10mg/L的锌镍络合物的废水。
3.一种处理含有锌镍络合物电镀废水的反应器，其特征在于，包括电机、不锈钢转轴、铝阴极、有机玻璃外壳和铁阳极;所述有机玻璃外壳为筒状结构，中轴处设置不锈钢转轴;铝阴极和铁阳极设置于有机玻璃外壳内部;铝阴极呈筒状，与有机玻璃外壳同轴设置;铁阳极为碳钢片，竖直设置于不锈钢转轴上，所述电机与不锈钢转轴连接并设置于有机玻璃外壳外部。
4.根据权利要求3所述的反应器，其特征在于，所述碳钢片设置至少两块，沿不锈钢转轴呈轴对称设置。
5.根据权利要求4所述的反应器，其特征在于，所述碳钢片设置四块，碳钢片之间沿轴向的夹角呈90°。
6.根据权利要求3所述的反应器，其特征在于，所述有机玻璃外壳底部设置卡槽将铝阴极。
7.权利要求3～6任一所述的反应器在污水处理方面的应用。
8.一种处理废水的方法，其特征在于，应用权利要求3～5任一所述的反应器处理含有锌镍络合物的废水;所述方法包括：电极板的预处理和电絮凝反应;所述电极板的预处理是采用酸溶液处理和/或砂纸打磨，去除电极表面的氧化物;所述电絮凝反应是在pH 3～6、电流为25～45mA/cm2、NaCl浓度为1～2.5g/L、转速为40～80r/min的条件下对含有锌镍络合物的废水进行电絮凝处理。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述电极板的预处理包括如下步骤：(1)将电极板用盐酸溶液浸泡15～20min，用水冲洗干净;(2)分别用200～240目、400～500目的粗砂纸打磨;(3)用5～8%的盐酸浸泡10～15min;(4)冲洗、烘干。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述电絮凝反应是将废水通入反应器后，通过盐酸溶液和氢氧化钠溶液调节pH，用硝酸盐调节电导率至10～12ms/cm。
说明书
一种电絮凝处理含有锌镍络合物电镀废水的工艺
技术领域
本发明涉及一种电絮凝处理含有锌镍络合物电镀废水的工艺，属于污水处理技术领域。
背景技术
电镀过程中，络合剂的加入对镀件的质量性能起着重要作用，络合剂的加入提升了镀件的性能、赋予其更精美的外观，但由此却带来了另一个严重问题—提高了废水处理的治理难度，使得原本通过简单化学处理即可达标的废水无法实现达标自放。要实现电镀行业的可持续发展，电镀废水的达标处理问题迫在眉睫。
目前，针对电镀废水中金属络合物的去除方法主要有：高级氧化法、化学投加法、生物法等。高级氧化法主要有fenton法、UV/H2O2法、UV/TiO2法等。其主要是通过催化产生羟基自由基这种氧化性极强的氧化剂，使难降解的络合物被氧化分解。该方法具有不稳定、易分解、储存和运输不便、操作要求高，成本较高等缺点。化学投加法主要是通过向水中投加破络剂等先使络合状态的金属变成游离态的金属离子，然后通过投加碱等调节废水的pH，使得金属离子沉淀下来得到去除。此外该方法需要另外投加药剂，并且生成污泥量较多，处理效果较差。生物法一般是指利用自然界的微生物，经过驯化处理废水，但是由于电镀废水可生化性较差，处理效果较差。
电絮凝是在外加电场作用下，可溶性阳极材料产生大量金属离子与水中的氢氧根生成一系列多核羟基络合物和氢氧化物，将水体中污染物絮凝沉淀，得到净化的技术。电絮凝技术兼有电化学氧化、电化学还原、絮凝和气浮四种作用，与其他方法的pH适用范围小、处理成本高、增加水中阴离子数量、处理效果差相比，具有去除污染物种类多、去除效率高、二次污染较少、工艺和设备简单、可操控性好等诸多优点，在国内外备受关注。
发明内容
本发明提供一种处理含有锌镍络合物电镀废水的电絮凝方法，以自行设计的反应器为基础，通过阳极的旋转，增加絮体在反应器中的扩散程度，同时延缓阳极的钝化效应，然后通过一系列的参数调节，达到最佳运行条件，提高重金属去除效果。
本发明的第一个目的是提供一种处理含有锌镍络合物电镀废水的方法，所述方法是通过电絮凝技术自身的电化学氧化作用，在阴极产生一定量的羟基自由基，对金属络合物进行氧化分解，然后通过阳极产生的多核羟基络合物将金属离子絮凝沉淀，从而达到一步去除金属络合物的作用。
在本发明的一种实施方式中，所述方法是在pH 3～6、电流为25～45mA/cm2、NaCl浓度为1～2.5g/L、转速为40～80r/min的条件下进行电絮凝处理。
在本发明的一种实施方式中，所述方法用于处理含有Zn2+浓度为40～50mg/L、Ni2+浓度为4～10mg/L的锌镍络合物的废水。
在本发明的一种实施方式中，所述方法用于处理含有Zn2+浓度为46.5mg/L、Ni2+浓度为5.02mg/L的锌镍络合物的废水。
本发明的第二个目的是提供一种处理含有锌镍络合物电镀废水的反应器，反应器包括电机、不锈钢转轴、铝阴极、有机玻璃外壳和铁阳极;所述有机玻璃外壳为筒状结构，中轴处设置不锈钢转轴;铝阴极和铁阳极设置于有机玻璃外壳内部;铝阴极呈筒状，与有机玻璃外壳同轴设置;铁阳极为碳钢片，竖直设置于不锈钢转轴上，所述电机与不锈钢转轴连接并设置于有机玻璃外壳外部。
在本发明的一种实施方式中，所述碳钢片设置至少两块，沿不锈钢转轴呈轴对称设置。
在本发明的一种实施方式中，所述有机玻璃外壳底部设置卡槽将铝阴极。
在本发明的一种实施方式中，所述铁阳极为碳钢片，尺寸为120×50×2mm。
在本发明的一种实施方式中，所述铝阴极为壁厚1cm的空心圆筒。
在本发明的一种实施方式中，所述反应器的正常处理水量为4L。
本发明的第三个目的是提供所述反应器在污水处理方面的应用。
在本发明的一种实施方式中，所述反应器应用所述处理含有锌镍络合物电镀废水的电絮凝方法进行电镀废水处理，所述工艺流程主要包括：
(1)电极板的预处理：用10%的盐酸溶液浸泡20min，随后用蒸馏水冲洗干净，之后用240目的粗砂纸打磨，接着用500目的粗砂纸继续打磨，然后用5%的盐酸浸泡15min，以去除电极表面的氧化物，最后用蒸馏水冲洗干净，放入烘箱烘干;
(2)将废水接入反应器，用0.01mol/L、0.1mol/L的盐酸溶液和0.01mol/L、0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节至所需pH，用硝酸盐调节电导率至12ms/cm。
(3)打开直流稳压电源，设置电流密度，电极转速，运行反应器直至处理结束。
有益效果：(1)由于目前电絮凝所应用的领域主要是处理单一重金属离子溶液，与传统化学投加法处理络合态重金属离子时，需要额外添加一些破络剂相比，本发明的电絮凝处理工艺无须添加任何药剂，能够原位产生絮凝剂，操作简单;本发明的电絮凝处理工艺对于络合态锌镍废水的Zn2+去除率达到88～94%，Ni2+去除率达到24～32%，具有较高的去除效率。
(2)本发明涉及的反应器与传统方法将极板竖立在反应器中相比，通过阳极旋转，不仅可以延缓阳极的钝化效应，而且通过旋转带动反应器中水流湍动，将絮凝剂扩散到整个反应器中与水中重金属充分接触，提高了处理效果。
