栏目导航
新闻资讯
经典案例
联系我们
服务热线
邮箱:
地址: 江苏省南京市玄武区玄武湖
当前位置:官网首页 > 新闻资讯 >
废水中铬氧化回收用电解槽
浏览: 发布日期:2019-09-28

公开日2019.09.20

IPC分类号C25B1/00; C25B9/06; C25B9/08; C02F1/461; C02F1/72; C02F101/22

摘要

本发明涉及一种氧化回收废水中铬的电解槽。所述的电解槽为长方体槽状结构,电解槽的左右两端设置阳极与阴极;阳极与阴极之间设置有1~5个从左端的阳极端到右端的阴极端由阴离子交换膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜、双极膜组成的含铬废水处理单元;含铬废水处理单元中左端阳极到右端阴极之间分别分割为阳极室、阴极室、缓冲室、铬酸钠室、废水处理室。采用自制长方体槽状结构电解槽,将含Cr废水加入电解槽废水室中经过8~12 h完成回收去除,实现废水中Cr的回收,铬去除率大于99.5%,回收率大于77.8%。多个处理单元依次串联,可减少单位能耗,提升电流效率,节约成本。

权利要求书

1.一种氧化回收废水中铬的电解槽,其特征在于:所述的电解槽,尼龙材料制成,为长方体槽状结构,电解槽的左右两端设置阳极与阴极,分别与直流稳压电源的正极和负极相连接;阳极与阴极之间设置有1~5个从左端的阳极端到右端的阴极端由阴离子交换膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜、双极膜组成的含铬废水处理单元;含铬废水处理单元中左端阳极所处的空间为阳极室;右端阴极所处的空间为阴极室;阳极室右侧由阴离子交换膜和阳离子交换膜之间的空间为缓冲室;缓冲室右侧由阳离子交换膜和阴离子交换膜之间的空间为铬酸钠室,铬酸钠室右侧由阴离子交换膜和双极膜之间的空间为废水处理室。

2.根据权利要求1所述的一种氧化回收废水中铬的电解槽,其特征在于所述的含铬废水处理单元为2~5个单元时,从阳极端到阴极端,膜的排列依次为:2~5组“阴离子交换膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜、双极膜”依次间隔而成。

3.根据权利要求1所述的一种氧化回收废水中铬的电解槽,其特征在于所述的废水处理室,设置有电动搅拌器。

4.根据权利要求1所述的一种氧化回收废水中铬的电解槽,其特征在于所述的阳极电极和阴极,采用的是钌铱钛板。

说明书

一种氧化回收废水中铬的电解槽

技术领域

本发明涉及一种含铬废水的处理技术领域,具体涉及一种氧化回收废水中铬的电解槽。

背景技术

铬是一种过渡金属,被广泛应用于电镀、印染、皮革加工、化学药品制造等行业,来源可分为自然源和人为源。铬在环境中具有多种形式,其中Cr和Cr较稳定,两者可以相互转化,Cr的可迁移性、氧化性和水溶性强,毒性是Cr的500-1000倍,易进入环境中,对生物有机体造成破坏。因此,Cr的使用已经得到严格控制,而Cr使用量所占比例不断增大且在环境中大量存在,其迁移性弱,但环境中存在锰氧化物和锰离子时,Cr易被氧化为Cr,进而对环境和人体健康造成危害。所以有必要对大量含Cr和Cr废水进行处理。

目前,水溶液中铬的去除方式主要包括化学沉淀法、离子交换法、生物法、吸附法等,但都存在无法避免的缺点。化学沉淀法是最常用的方法,通过投加化学药剂生成沉淀,但化学药剂需求量大,残余药剂和沉淀需进行二次处理;离子交换法所使用的离子交换树脂昂贵,使用后再生困难,且其主要针对低浓度含铬废水;生物法处理周期长,微生物生长环境不易控制;吸附法存在吸附速度慢、选择性差、吸附剂再生等问题,且其主要针对低浓度含铬废水,不易用于高浓度含铬废水的处理。且上述方法难以有效回收废水中的铬资源。所以,有必要研发一种能将废水中铬回收并资源化利用的处理方法。

电渗析法是一种传统的废水脱盐技术,其常被用于含盐废水处理,在电场力的作用下,含盐废水中的阴阳离子可以实现有效分离,进而可以对含盐废水进行处理。双极膜是一种新型的离子交换膜,其主要由阳离子交换膜层、阴离子交换膜层以及中间界面层组成,其最大的特点是在外加电场的作用下,中间界面层中的水可解离为H+和OH-,且其水解电压仅为0.828 V,远小于电极水解电压。在电场力作用下,H+透过阳离子交换膜层向阴极移动,OH-透过阴离子交换膜层向阳极移动。近年来,双极膜与电渗析相结合的方法在酸碱回收领域得到了广泛的应用,同时,随着双极膜技术的发展,BMED技术在化工行业、污染控制与能源行业等领域亦得到广泛应用。

H2O2是一种强氧化剂,可以与水以任意比例互溶。一般情况下,H2O2会缓慢分解为H2O和O2,对环境污染小,相对环保。H2O2在不同pH条件下可表现出不同的氧化还原能力,当pH小于4时易将Cr还原为Cr,pH大于6.5时其可将Cr 氧化为Cr,pH介于4到6.5之间时与Cr、Cr发生类芬顿反应。因此,如果能将含铬废水pH调节至pH大于6.5,在添加H2O2的条件下,可使废水中的Cr全部转化Cr。

本发明采用自制的回收废水中铬的电解槽,在添加H2O2的条件下,将废水中Cr 氧化为Cr,其在电场力作用下迁移至铬回收室,同时缓冲室中的Na+在电场力作用下也会迁移至铬回收室与Cr形成铬酸钠,实现废水中铬的回收。该电解槽还可同时串联多个含铬废水单元和铬酸回收室,大大降低单位能耗,提升电流效率。

发明内容

本专利的目的在于设计一种节能、高效回收含有Cr和Cr废水中Cr的电解槽。在Cr转变为Cr的同时,通过电迁移的方式分离回收Cr,实现废水的资源化利用。

为实现本专利的目的而采用的技术方案是:所述的电解槽,尼龙材料制成,为长方体槽状结构,电解槽的左右两端设置阳极与阴极,分别与直流稳压电源的正极和负极相连接;阳极与阴极之间设置有1~5个从阳极端到阴极端由阴离子交换膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜、双极膜组成的含铬废水处理单元。含铬废水处理单元中左端阳极所处的空间为阳极室;右端阴极所处的空间为阴极室;阳极室右侧由阴离子交换膜和阳离子交换膜之间的空间为缓冲室,其主要是为防止酸室中的H+直接渗漏到铬酸钠回收室,而降低铬酸钠回收室的pH,因为在酸性环境中,Cr很容易被还原为Cr;缓冲室右侧由阳离子交换膜和阴离子交换膜之间的空间为铬酸钠室,铬酸钠室右侧由阴离子交换膜和双极膜之间的空间为废水处理室。

当所述的含铬废水处理单元为2~5个单元时,从阳极端到阴极端,膜的排列依次为:2~5组“阴离子交换膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜、双极膜”依次间隔而成。

所述的废水处理室,设置有电动搅拌器。通过搅拌保持废水均匀性。

所述的阳极电极和阴极,采用的是钌铱钛板。

利用如上所述的一种结合H2O2氧化回收废水中铬的电解槽,与阴阳离子交换膜、双极膜相结合,以钌铱钛板为电极组成BMED处理系统。具体应用过程如下:

将含Cr废水加入如上所述的电解槽废水室中,阳极室、缓冲室、阴极室加入1~2mol/L的Na2SO4溶液,回收室加入少量起电解质作用的铬酸钠,启动设置在废水室的电动搅拌器,搅拌保持废水室废水均匀性;直流稳压电源提供恒定电流,电流密度为0.5~0.7 mA/cm2,运行2.5h后,废水室处于碱性环境,于废水室加入氧化剂H2O2。经过8~12 h完成回收去除。

经过上述过程的处理,废水中铬去除率大于99.5%,回收率大于77.8%。利用双极膜水解离产生的OH-给废水提供碱性环境,利用H2O2氧化Cr,废水中的Cr转化为Cr后与废水中本来存在的Cr均以铬酸根离子形态电迁移至铬回收室,而缓冲室中的Na+也迁移至铬酸回收室与Cr形成铬酸钠,实现废水中铬的转化、分离及回收,实现废水中Cr的资源化利用,同时该系统可实现多槽串联,降低单位能耗,提升电流效率。

所述的双极膜,采用日本Astom公司BP-1E型双极膜,阴膜层朝阳极,阳膜层朝阴极。

所述的氧化剂H2O2购自于上海国药集团化学试剂有限公司,为质量浓度为30%的H2O2。

本发明具有如下有益效果:

1、利用如上所述的一种结合H2O2氧化回收废水中铬的电解槽,在碱性条件下氧化废水中Cr,可以实现废水中Cr)的回收。废水中铬去除率大于99.5%,回收率大于77.8%。

2、利用双极膜理论水解离电压远低于水电解电压的特点,将多个处理单元依次串联,减少单位能耗,提升电流效率,节约成本。