專利名稱：成型碳在電絮凝法處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)廢水的處理，特別涉及一種成型碳在電絮凝法處理工業(yè)廢水中的
應(yīng)用方法，屬于電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
活性碳是一種微晶質(zhì)碳素材料，和金剛石、石墨一樣它是碳元素的一種同素異性 體，為碳單質(zhì)的一種存在形式。活性碳具有類(lèi)似蜂窩狀的微晶結(jié)構(gòu)，其微晶排列不規(guī)則，晶 體中有大量肉眼看不見(jiàn)的孔隙，因而它具有很大的內(nèi)表面，其比表面積為500 1700米7 克。這一結(jié)構(gòu)特性決定了活性碳具有很強(qiáng)的吸附性能和導(dǎo)電面積，在它的表面上能吸附氣 體、液體或膠態(tài)固體，對(duì)于氣體和液體而言，所吸附物質(zhì)的質(zhì)量幾乎接近于活性碳本身的質(zhì) 量。良好的吸附特性使活性碳主要用于除去氣體和液體中的有害物質(zhì)，如金屬離子、有害氣 體、有機(jī)污染物、色素等，因此它被廣泛應(yīng)用在水或空氣過(guò)濾凈化處理、化學(xué)物質(zhì)的提純或 脫色、環(huán)境去毒除味的凈化處理、氣體或貴重金屬的回收及提煉等領(lǐng)域?；钚蕴家呀?jīng)在化 工、醫(yī)藥、環(huán)保等行業(yè)中得到日益廣泛的應(yīng)用，不過(guò)上述活性碳一系列的應(yīng)用均是基于其具 有優(yōu)良的吸附性能這一點(diǎn)上。 活性炭主要是以含炭量較高的物質(zhì)，如木材、竹材、果殼、獸骨、煤、石油殘?jiān)葹?br> 原料，在隔絕空氣的條件下高溫加熱，并且不斷地通入水蒸氣，除去分解出來(lái)的水煤氣、木
焦油等有機(jī)物，通過(guò)破碎、過(guò)篩、催化劑活化、漂洗、烘干和篩選等一系列工序而制成的。活
性碳材料的形狀通常為粉末狀、小顆粒狀、纖維狀或塊狀，在特殊的應(yīng)用場(chǎng)合中，還能在高
溫高壓的條件下采用模壓的方法制成特定的形狀，這就是通常所謂的成型碳。 高頻高壓脈沖電絮凝工業(yè)廢水處理方法是一種新型的廢水處理方法，它是將有導(dǎo)
電能力的材料置于待處理廢水中，采用高頻高壓脈沖電源在水中通電發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)
生氧化、還原、絮凝和氣浮等四種效應(yīng)，電解中通過(guò)電子得失過(guò)程使金屬還原或氧化，以及
將部分高價(jià)態(tài)的離子還原成低價(jià)或零價(jià)態(tài)，同時(shí)使大部分的離子態(tài)金屬被轉(zhuǎn)化為分子態(tài)的
固體顆粒后沉淀，從而去除水中重金屬。而有很多的有機(jī)污染物(如油類(lèi)、表面活性劑)等
由于電絮凝電解過(guò)程中羥基極性基的產(chǎn)生使之被降解，使工業(yè)廢水通過(guò)電化學(xué)處理方法處
理而得到凈化。 高頻高壓脈沖電絮凝工業(yè)廢水處理技術(shù)最早產(chǎn)生于美國(guó)，主要應(yīng)用于船體污泥和 含油廢水的治理，經(jīng)過(guò)改進(jìn)及提高后又被應(yīng)用于冶煉廠、電鍍廠等金屬離子污染廢水的無(wú) 害化處理，目前國(guó)內(nèi)已在工業(yè)廢水處理領(lǐng)域中開(kāi)始應(yīng)用高頻高壓脈沖電絮凝技術(shù)。現(xiàn)有高 頻高壓脈沖電絮凝技術(shù)中的導(dǎo)電電極的材料采用的均是金屬鐵或鋁，雖然鐵或鋁質(zhì)電極具 有取材方便、強(qiáng)度高、導(dǎo)電性好等優(yōu)點(diǎn)，且在電解過(guò)程中能夠產(chǎn)生二價(jià)鐵或鋁的絮狀物有助 于更好的絮凝沉淀，但是也存在有其不可克服的缺點(diǎn) 1、鐵或鋁的金屬電極在電解過(guò)程中會(huì)發(fā)生溶解，尤其當(dāng)需要高電壓還原某些離子 的時(shí)候，高頻高壓會(huì)更劇烈更快速地溶解金屬電極，在電解液中產(chǎn)生鐵或鋁的氧化物。為了 除去這些金屬氧化物，就要添加堿性物質(zhì)以便產(chǎn)生堿性金屬，使其在電解液中生成金屬的氫氧化物沉淀，這樣就造成了大量的化學(xué)沉淀物俗稱污泥，使廢水處理過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄 物增加，導(dǎo)致水處理過(guò)程中的二次污染。 2、在高頻高壓脈沖的電絮凝電解過(guò)程中，由于電解過(guò)程中陽(yáng)極表面上大量氧的產(chǎn) 生使鐵或鋁的金屬電極很易發(fā)生表面鈍化，造成進(jìn)一步電解效率的降低，從而影響廢水處 理的效果。 3、當(dāng)工業(yè)廢水中有害成分被處理完后，水中會(huì)殘留有一定量的鐵或鋁離子，給進(jìn) 一步采用反滲透法對(duì)中水回用處理帶來(lái)了較大的困難。 4、電絮凝電解過(guò)程中鐵或鋁的金屬電極的溶解造成了金屬材料的大量消耗，從而 使金屬電極的損耗率很高，也就大大增加了電極的使用成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有高頻高壓脈沖電絮凝工業(yè)廢水處理方法
中使用鐵或鋁金屬電極的不足，提供一種成型碳在電絮凝法處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用方法， 其采用由活性碳構(gòu)成的成型碳作為電解電極，通過(guò)高頻高壓脈沖電絮凝法對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行 處理，達(dá)到減少過(guò)程中廢棄物的產(chǎn)生和溶液中的金屬離子量、避免電極鈍化、降低電極損耗 的效果，從而提高電絮凝法水處理效果、減少二次污染、降低電極使用成本，并為進(jìn)一步反 滲透法的中水回用處理創(chuàng)造條件。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案如下 —種成型碳在電絮凝法處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用方法，采用電絮凝法對(duì)工業(yè)廢水進(jìn) 行處理，該方法采用成型碳作為電解的電極，該成型碳由活性碳構(gòu)成。 本發(fā)明所述的成型碳在電絮凝法處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用方法中，所述成型碳為內(nèi) 有蜂窩狀孔隙的立方體，其上設(shè)有若干通孔；所述方法的工藝步驟如下
(1)在電絮凝電解槽中將成型碳疊加以構(gòu)成電解電極，疊加時(shí)各立方體上的通孔 的位置互相貫通或互相交錯(cuò)；(2)在ra調(diào)節(jié)池中，將工業(yè)廢水的ra值調(diào)節(jié)至3-6，其具體調(diào)節(jié)值根據(jù)工業(yè)廢水
中各種離子的成分和濃度而定； (3)將經(jīng)過(guò)K1調(diào)節(jié)的工業(yè)廢水流入電絮凝電解槽，采用高頻高壓脈沖電源通電對(duì) 水進(jìn)行電解，電解所需的電壓和時(shí)間根據(jù)工業(yè)廢水中各種離子的成分和濃度而定；(4)電解后的工業(yè)廢水進(jìn)入ra調(diào)節(jié)池，將之ra值調(diào)節(jié)到8-8. 5 ;
(5)在經(jīng)ra調(diào)節(jié)后的廢水中加入絮凝劑，加速產(chǎn)生沉淀并去除沉淀物； (6)去除沉淀物后的清水經(jīng)過(guò)濾后進(jìn)行排放。 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明改變了通常使用鐵或者鋁材作為電解電極的傳統(tǒng)做 法，采用了成分為活性碳的成型碳作為高頻高壓脈沖電絮凝電解過(guò)程中的導(dǎo)電電極。該成 型碳電極在廢水的電絮凝過(guò)程中具有如下優(yōu)點(diǎn) 1、避免了水質(zhì)的二次污染——成型碳電極由于材質(zhì)是非金屬而不是鐵或者鋁等
金屬，因而不會(huì)在電解過(guò)程中發(fā)生溶解，產(chǎn)生金屬的氫氧化物，從而造成化學(xué)污泥，因此在
廢水處理過(guò)程中成型碳電極不會(huì)增加任何污染物，也不會(huì)發(fā)生水質(zhì)的二次污染。 2、防止電極鈍化，提高電解效率——由于成型碳在電解氧化過(guò)程中自身不參與氧
化反應(yīng)，因此在高頻高壓脈沖的電絮凝電解過(guò)程中，工業(yè)廢水被電解而在正電極表面析出的大量氧氣不會(huì)使成型碳電極表面產(chǎn)生氧化層而造成電極鈍化，即不會(huì)影響碳電極的導(dǎo)電 活性，從而更有利于工業(yè)廢水中的金屬離子直接得到電子還原或者絡(luò)合物在堿性條件下得 到大量羥基極性基被充分破解釋放金屬離子形成金屬沉淀，因而大大提高了廢水處理過(guò)程 中的電解效率。這就使本發(fā)明所述工藝方法的使用范圍更寬泛，更有利于適應(yīng)各種不同污 染物的氧化還原的需要。 3、有利于工業(yè)廢水進(jìn)行中水回用處理——由于電極不是鐵或鋁，所以大大減少了 經(jīng)處理后水中殘存的鐵或鋁離子的含量，因此使工業(yè)廢水能夠較容易進(jìn)入反滲透系統(tǒng)進(jìn)行 進(jìn)一步中水回用處理。 4、使用成本低廉——成型碳電極由于不發(fā)生電極表面的氧化溶解，所以不會(huì)產(chǎn)生
消耗，因此降低了電極的使用成本。成型碳電極比鐵或鋁電極的性價(jià)比更高。 本發(fā)明所述方法采用由活性碳構(gòu)成的成型碳作為電解電極，通過(guò)高頻高壓脈沖電
絮凝法對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行處理，減少了原有電絮凝過(guò)程中采用鐵或鋁電極而造成廢水中鐵或
鋁離子量的增加，避免了電解過(guò)程中由于大量氧的產(chǎn)生而導(dǎo)致的電極鈍化，同時(shí)由于成型
碳的不溶解性而達(dá)到了電極無(wú)損耗的有益效果，從而大大提高了高頻高壓脈沖電絮凝法工
業(yè)廢水處理的總體功效、減少了二次污染、降低了電極使用成本，并為反滲透法在中水回用
處理上創(chuàng)造了良好的條件。 總之，成型碳電極電解效率高、適應(yīng)范圍廣、使用成本低、不會(huì)產(chǎn)生二次污染且有 利于采用反滲透法進(jìn)行中水回用處理，因此在高頻高壓脈沖電絮凝工業(yè)廢水處理過(guò)程中具 有非常巨大的應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明中的成型碳的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
圖2是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施案例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。 在工業(yè)廢水處理方面應(yīng)用電絮凝法已經(jīng)不是新鮮技術(shù)，本發(fā)明所述成型碳在電絮
凝法處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用方法雖然也是一種采用電絮凝法對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行處理的方法，
但是目前在高頻高壓脈沖電絮凝技術(shù)中普遍采用的是鐵或鋁的導(dǎo)電電極，而本發(fā)明與現(xiàn)有
技術(shù)所不同的是其采用成型碳作為電解的電極，該成型碳由活性碳構(gòu)成。 請(qǐng)參閱圖1本發(fā)明中的成型碳的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，圖示成型碳的內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有蜂窩狀孔
隙，其外形為立方體，其上設(shè)有若干穿透立方體的通孔。該成型碳采用粉末狀活性碳經(jīng)過(guò)模
具壓鑄后成型，其原始材料可以是煤質(zhì)碳粉，或者是石油提煉過(guò)程中產(chǎn)生的石墨粉，而最好
的是植物碳粉和果殼碳粉。 再請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明所述的成型碳在電絮凝法處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用方法的工 藝步驟如下 (1)安置成型碳電極 在電絮凝電解槽中將成型碳立方體疊加以構(gòu)成電解電極；在疊加安放時(shí)，根據(jù)工 藝具體條件，各成型碳立方體上的通孔的位置可以互相交錯(cuò)，也可以互相貫通，以此保證每一滴流經(jīng)電絮凝電解槽的工業(yè)廢水都能夠被充分得到電解；疊放的形式可以呈傾斜狀，也可以呈立柱狀。
(2)調(diào)節(jié)ra值 測(cè)量工業(yè)廢水的ra值，然后運(yùn)用由程序控制系統(tǒng)控制的ra自動(dòng)控制儀將水的ra
值調(diào)節(jié)至3-6，其具體調(diào)節(jié)值要根據(jù)工業(yè)廢水中金屬離子的成分而定。
(3)電解絮凝 經(jīng)過(guò)ra調(diào)節(jié)后的水進(jìn)入電絮凝電解槽，采用高頻高壓脈沖周期換向電源，通過(guò)成
型碳電極通電對(duì)水進(jìn)行電解。電解所需的電壓根據(jù)工業(yè)廢水中金屬離子的成分而定，一般
在100-500伏的范圍內(nèi)，所需電流一般在30-150安培之間；電絮凝電解的時(shí)間和流量完全根據(jù)工業(yè)廢水中需要處理的金屬離子的成分和濃度以及電解的效率來(lái)確定，一般控制在10-30分鐘最佳，這樣的時(shí)間控制適合在大流量的工業(yè)廢水中普遍運(yùn)用。
(4)調(diào)節(jié)ra值電解后的水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，運(yùn)用ra自動(dòng)控制儀將水的ra值調(diào)節(jié)到8-8. 5范圍內(nèi)。 (5)絮凝沉淀 在上述調(diào)節(jié)好ra值的水中加入少量絮凝劑(例如PAM)，攪拌后進(jìn)入沉淀池進(jìn)行絮
凝沉淀。 (6)過(guò)濾排放 沉淀后的清水經(jīng)過(guò)濾并測(cè)試達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，進(jìn)入排放池排放或者進(jìn)入反滲透工藝系統(tǒng)進(jìn)一步進(jìn)行中水回用工藝處理。 采用成型碳電極對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行電絮凝法處理，不會(huì)在電解過(guò)程中發(fā)生電極溶解而造成化學(xué)污泥，避免了水質(zhì)的二次污染；電極也不會(huì)發(fā)生鈍化，提高了電解效率，有利于適應(yīng)各種不同污染物的處理需要；同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生電極消耗，降低了電極的使用成本；并且減少了經(jīng)處理后水中殘存鐵或鋁離子的含量，便于工業(yè)廢水進(jìn)入反滲透系統(tǒng)進(jìn)行中水回用處理。 下面舉兩個(gè)實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的水處理效果。
實(shí)施例一 工業(yè)廢水處理對(duì)象為塑料電鍍綜合廢水，處理前廢水中各離子濃度含量和其它指標(biāo)如下 金屬鎳50mg/L，金屬銅50mg/L，金屬鉻50mg/L ;C0D(化學(xué)需氧量)400mg/L， PH=2.5， 電導(dǎo)率4000-5000 ii s。 對(duì)上述廢水采用本發(fā)明所述的成型碳在電絮凝法處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用方法進(jìn)行處理，在步驟(2)中，調(diào)節(jié)廢水的ra值至4;在步驟(3)中，電絮凝時(shí)間為20分鐘，電絮凝后水質(zhì)^為5-5.5 ;在步驟(4)中，調(diào)節(jié)水的1^ = 8 ;最后經(jīng)步驟(5)和(6)絮凝沉淀和過(guò)濾后排放。 所述廢水經(jīng)過(guò)以上電絮凝過(guò)程后，處理后清水的取樣分析結(jié)果如下
PH = 7. 5-7. 8，電導(dǎo)率=4500 ii s， COD < 80mg/L ;
離子濃度含量
6
金屬鎳0. 25mg/L，金屬銅0. 20mg/L，金屬鉻0. 10mg/L。
以上的分析結(jié)果表明，廢水被處理后達(dá)到了國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例二 工業(yè)廢水處理對(duì)象為金屬銅鎳鉻電鍍廢水，處理前廢水中各離子濃度含量和其它指標(biāo)如下 金屬鎳70mg/L，金屬銅70mg/L，金屬鉻50mg/L，氰60mg/L ; COD (化學(xué)需氧量)450mg/L， PH = 2. 3， 電導(dǎo)率4500-5000 ii s。 對(duì)上述廢水采用本發(fā)明所述的成型碳在電絮凝法處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用方法進(jìn)行處理，在步驟(2)中，調(diào)節(jié)廢水的ra值至6;在步驟(3)中，電絮凝時(shí)間為25分鐘，電絮凝后水質(zhì)^為4-5 ;在步驟(4)中，調(diào)節(jié)水的1^ = 8 ;最后經(jīng)步驟(5)和(6)絮凝沉淀和過(guò)濾后排放。 所述廢水經(jīng)過(guò)以上電絮凝過(guò)程后，處理后清水的取樣分析結(jié)果如下
PH = 7. 7，電導(dǎo)率=4800 ii s， COD < 80mg/L ;
離子濃度含量 金屬鎳0. 20mg/L，金屬銅0. 10mg/L，金屬鉻0. 10mg/L，氰0. 20mg/L。
以上的分析結(jié)果表明，廢水被處理后達(dá)到了國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種成型碳在電絮凝法處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用方法，采用電絮凝法對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行處理，其特征在于所述方法采用成型碳作為電解的電極，該成型碳由活性碳構(gòu)成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型碳在電絮凝法處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用方法，其特征在 于所述成型碳為內(nèi)有蜂窩狀孔隙的立方體，其上設(shè)有若干通孔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的成型碳在電絮凝法處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用方法，其特征在 于所述方法的工藝步驟如下(1) 在電絮凝電解槽中將成型碳疊加以構(gòu)成電解電極，疊加時(shí)各立方體上的通孔的位 置互相貫通或互相交錯(cuò)；(2) 在ra調(diào)節(jié)池中，將工業(yè)廢水的ra值調(diào)節(jié)至3-6 ;(3) 將經(jīng)過(guò)PH調(diào)節(jié)的工業(yè)廢水流入電絮凝電解槽，采用高頻高壓脈沖電源通電對(duì)水進(jìn) 行電解；(4) 電解后的工業(yè)廢水進(jìn)入ra調(diào)節(jié)池，將之ra值調(diào)節(jié)到8-8. 5 ;(5) 在經(jīng)ra調(diào)節(jié)后的廢水中加入絮凝劑，加速產(chǎn)生沉淀并去除沉淀物；(6) 去除沉淀物后的清水經(jīng)過(guò)濾后進(jìn)行排放。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的成型碳在電絮凝法處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用方法，其特征在 于所述步驟(2)中工業(yè)廢水K1值的調(diào)節(jié)值根據(jù)工業(yè)廢水中各種離子的成分和濃度而定。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的成型碳在電絮凝法處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用方法，其特征在 于所述步驟(3)中電解所需的電壓和時(shí)間根據(jù)工業(yè)廢水中各種離子的成分和濃度而定。
全文摘要
一種成型碳在電絮凝法處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用方法，其采用電絮凝法對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行處理，且將由活性碳構(gòu)成的成型碳作為電解的電極。本發(fā)明所述方法減少了原有電絮凝法中采用鐵或鋁電極而造成廢水中鐵或鋁離子量的增加，避免了電解過(guò)程中由于大量氧的產(chǎn)生而導(dǎo)致的電極鈍化，同時(shí)由于成型碳的不溶解性而達(dá)到了電極無(wú)損耗的有益效果，從而大大提高了電絮凝法工業(yè)廢水處理的總體功效、減少了二次污染、降低了電極使用成本，并為進(jìn)一步應(yīng)用反滲透法進(jìn)行中水回用處理創(chuàng)造了良好的條件，因此本發(fā)明在高頻高壓脈沖電絮凝法工業(yè)廢水處理領(lǐng)域中具有非常巨大的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C02F1/463GK101698523SQ20091019966
公開(kāi)日2010年4月28日 申請(qǐng)日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者陸秀英 申請(qǐng)人:陸秀英