電催化法處理銅氨絡(luò)合廢水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電催化法處理銅氨絡(luò)合廢水的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高濃度銅氨絡(luò)合是工業(yè)廢水生產(chǎn)過程中的一類常見廢水，也是較難處理的工業(yè)廢水之一，其主要來源于印制電路板行業(yè)、電鍍行業(yè)以及制藥行業(yè)等。高濃度銅氨絡(luò)合廢水排放到環(huán)境中，容易引起水中藻類大量繁殖和生長，形成富營養(yǎng)化污染，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使水中溶解氧含量下降，魚類大量死亡。同時(shí)也給自來水處理廠運(yùn)行帶來困難，造成飲用水的異味。銅離子的存在不僅會(huì)影響氨氮的去除，也會(huì)對(duì)廢水的生化處理造成嚴(yán)重影響。如銅離子濃度高于20mg/L時(shí)，將對(duì)厭氧生物處理過程產(chǎn)生抑制作用。隨著水體富營養(yǎng)化問題的日益嚴(yán)峻以及人們對(duì)氨氮廢水危害水環(huán)境質(zhì)量的深入認(rèn)識(shí)，我國廢水處理中對(duì)氨氮的處理標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格。如何經(jīng)濟(jì)高效地去除水中高濃度銅氨絡(luò)合廢水是目前亟待解決的主要問題之一。
[0003]目前，銅和氨作為單項(xiàng)污染物，均有相對(duì)成熟的處理方法。而銅氨絡(luò)合形成穩(wěn)定復(fù)合物，使其處理難度加大。銅氨絡(luò)合廢水處理的方法主要有:氨吹脫法，化學(xué)沉淀法、重金屬捕集劑和還原法等方法。氨吹脫法去除效率較高，運(yùn)行成本較低，可回收到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%以上的氨水或硫酸銨。但吹脫氣體易造成二次污染問題，吹脫過程受溶液PH值和溫度影響較大，銅離子的存在增加了氨吹脫法的難度?；瘜W(xué)沉淀法可有效避免吹脫法造成的臭味問題，處理效果也不受溫度的影響，但化學(xué)沉淀過程中主要投加硫化物形將銅氨絡(luò)合物反應(yīng)成更穩(wěn)定的CuS沉淀洗出，由于硫化物加入量往往需要投加過量，會(huì)產(chǎn)生二次污染問題。投加重金屬捕集劑法處理方法簡單，效果好，但處理成本高。還原法多采用鐵還原置換銅，方法簡單有效，但會(huì)產(chǎn)生大量的污泥。因此開發(fā)高效去除銅氨絡(luò)合廢水是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種電催化法處理銅氨絡(luò)合廢水的方法，該方法能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)銅離子的還原和對(duì)破絡(luò)后氨氮的氧化，實(shí)現(xiàn)銅氨絡(luò)合廢水的高效去除。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，電催化法處理銅氨絡(luò)合廢水的方法，以析氯電極作為陽極，鈦網(wǎng)為陰極，通入銅氨絡(luò)合廢水，對(duì)銅氨絡(luò)合廢水進(jìn)行電解催化處理，處理后的廢水直接排放或進(jìn)入后續(xù)處理。
[0006]本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
[0007]銅氨絡(luò)合廢水中氨氮的初始濃度為1015?9344mg/L，氯離子濃度為15000?41235mg/L，銅離子濃度1974?5279mg/L，初始pH值為8?12。
[0008]電解催化處理過程中的工藝參數(shù)為:在室溫和攪拌條件下，電流密度為1.8?10.7mA/cm2,電解時(shí)間為30min?240min，電極間距為2.5cm。
[0009]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明電催化法處理銅氨絡(luò)合廢水的方法，對(duì)高濃度銅氨絡(luò)合廢水的脫氮效率高，在一定條件下，處理效率接近100%，可實(shí)現(xiàn)銅氨絡(luò)合廢水的直接排放或回用。同時(shí)在處理過程中存在的有機(jī)物和氯離子均具有一定的去除效果。另外，銅氨絡(luò)合廢水多為堿性，電解法對(duì)廢水PH無特殊要求，堿性條件下可直接電解，減少實(shí)際處理過程中中和所需要投加酸，因此電催化法在整個(gè)處理過程中無需加入其他化學(xué)試劑，有效避免二次污染問題和成本問題。此外，電催化法操作簡單，易于控制，可根據(jù)廢水處理實(shí)際工藝要求進(jìn)行調(diào)整，即可作為銅氨絡(luò)合廢水的預(yù)處理單元，也可作為最終處置技術(shù)，因此，本發(fā)明對(duì)銅氨絡(luò)合廢水的處理具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0011]本發(fā)明電催化法處理銅氨絡(luò)合廢水的方法，以析氯電極作為陽極，鈦網(wǎng)為陰極，通入銅氨絡(luò)合廢水，氨氮的初始濃度為1015?9344mg/L，氯離子濃度為15000?41235mg/L，銅離子濃度1974?5279mg/L，初始pH值為8?12，對(duì)銅氨絡(luò)合廢水進(jìn)行電解催化處理，其工藝參數(shù)為:在室溫和攪拌條件下，電流密度為1.8?10.7mA/cm2,電解時(shí)間為30min?240min，電極間距為2.5cm處理后的廢水直接排放或進(jìn)入后續(xù)處理。
[0012]本發(fā)明電催化法處理銅氨絡(luò)合廢水的方法，首先在電解還原作用在陰極表明對(duì)銅離子進(jìn)行還原，在陰極表面可觀察到明顯的銅沉積現(xiàn)象。銅離子還原后，游離氨氮釋放到水中，在陽極表面進(jìn)行直接氧化為氮?dú)狻Ｍ瑫r(shí)，高濃度銅氨絡(luò)合廢水中往往含有高濃度氯化物鹽，氯離子可在陽極表面進(jìn)行氧化反應(yīng)得到次氯酸，從而對(duì)水中氨氮進(jìn)行間接氧化。因此，破絡(luò)后游離氨氮在水中經(jīng)過直接和間接氧化過程將其轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓瑢?shí)現(xiàn)氨氮的有效去除。
[0013]實(shí)施例1
[0014]將析氯電極放入電解池中，通入250ml銅氨絡(luò)合廢水，氨氮的初始濃度為4700mg/L，氯離子濃度為30000mg/L，初始pH值為10.4，對(duì)銅氨絡(luò)合廢水進(jìn)行電解催化處理，其工藝參數(shù)為:在室溫和攪拌條件下，電流密度為8.9mA/cm2,電解時(shí)間為180min，電極間距為2.5cm0
[0015]電解后測得氨氮去除率為100%，pH由10.4變?yōu)?.33，可實(shí)現(xiàn)氨氮完全去除。
[0016]其中氨氮去除率是指被電催化去除氨氮濃度與初始濃度的比值。
[0017]實(shí)施例2
[0018]條件同實(shí)施例1。電解時(shí)間為90min時(shí)，其他條件不變，測得氨氮的去除率為67%，pH 由 10.4 變?yōu)?8.69。
[0019]實(shí)施例3
[0020]條件同實(shí)施例1。電解時(shí)間為30min時(shí)，其他條件不變時(shí)，測得氨氮的去除率為28%。
[0021]由此可見，在一定條件下，隨著電解時(shí)間的延長，氨氮去除率逐漸增加，最終可達(dá)到完全去除。
[0022]實(shí)施例4
[0023]條件同實(shí)施例1。氨氮初始濃度為4550mg/L，銅離子初始濃度為1974mg/L，氯離子為38738mg/L，初始pH為10.2，電流密度為8.9mA/cm2,電解時(shí)間為90min時(shí)，測得氨氮去除率為61.3%，銅離子去除率為97.3% ;電解時(shí)間為180min時(shí)，測得氨氮去除率為99.9%，銅離子去除率為99.9%，pH由10.2變?yōu)?.7。
[0024]實(shí)施例5
[0025]條件同實(shí)施例1。氨氮初始濃度為8938mg/L，銅離子初始濃度為5279mg/L，氯離子為41235mg/L，初始pH為10.3，電流密度為10.7mA/cm2,電解時(shí)間為90min時(shí)，測得氨氮去除率為36.4%，銅離子去除率為99.0%;電解時(shí)間為240min時(shí)，測得氨氮去除率為99.9%，銅離子去除率為99.97%, pH由10.3變?yōu)?.7。
[0026]實(shí)施例6
[0027]條件同實(shí)施例1。氨氮初始濃度為9344mg/L，銅離子初始濃度為4406mg/L，氯離子為37488mg/L，初始pH為10.3，電流密度為10.7mA/cm2,電解時(shí)間為90min時(shí)，測得氨氮去除率為34.8%，銅離子去除率為97.0%;電解時(shí)間為240min時(shí)，測得氨氮去除率為99.9%，銅離子去除率為99.93%, pH由10.3變?yōu)?.5。
[0028]由此可見，在電解過程中，高濃度氨氮去除率較高，同時(shí)銅離子也保持較高去除效果O
[0029]實(shí)施例7
[0030]條件同實(shí)施例1。氨氮初始濃度為4632mg/L，初始pH為10.4，電流密度為10.7mA/cm2,電解時(shí)間為90min時(shí)，測得氛氣去除率為66% ；電解時(shí)間為150min時(shí)，測得氛氣去除率為 100%，pH 由 10.4 變?yōu)?6.88。
[0031]實(shí)施例8
[0032]條件同實(shí)施例1。氨氮初始濃度為5200mg/L，電流密度為7.1mA/cm2,電解時(shí)間為180min，其他條件不變時(shí)，測得氨氮去除率為86.4%。
[0033]實(shí)施例9
[0034]條件同實(shí)施例1。氨氮初始濃度為5079mg/L，初始pH為10，電流密度為5.3mA/cm2，電解時(shí)間為180min，其他條件不變時(shí)，測得氨氮去除率為69.1%。
[0035]由此可見，隨著電流密度增加，電催化氨氮去除率逐漸提高。
[0036]實(shí)施例10
[0037]條件同實(shí)施例1。氨氮初始濃度為1015mg/L，初始pH為10，電解時(shí)間為60min，其他條件不變時(shí)，測得氛氣去除率為99.6%。電解時(shí)間為90min時(shí)，測得氛氣去除率為100%。
[0038]實(shí)施例11
[0039]條件同實(shí)施例1。氨氮初始濃度為9340mg/L，初始pH為10.4，電解時(shí)間為9011^11，其他條件不變時(shí)，測得氨氮去除率為48%。電解時(shí)間為ISOmin時(shí)，測得氨氮去除率為59%。
[0040]由此可見，隨著氨氮初始濃度的提高，電解去除氨氮的去除率逐漸降低，低濃度時(shí)很快達(dá)到完全去除。
[0041]實(shí)施例12
[0042]條件同實(shí)施例1。氨氮初始濃度為4583mg/L，初始pH為8，電解時(shí)間為90min，其他條件不變時(shí)，測得氨氮去除率為42%。電解時(shí)間為ISOmin時(shí)，測得氨氮去除率為81%。
[0043]實(shí)施例13
[0044]條件同實(shí)施例1。氨氮初始濃度為5159mg/L，初始pH為12，電解時(shí)間為90min，其他條件不變時(shí)，測得氨氣去除率為46.5%。電解時(shí)間為180min時(shí)，測得氨氣去除率為99%。
[0045]由此可見，隨著廢水初始pH值的升高，氨氮的去除率逐漸增加。
[0046]實(shí)施例14
[0047]條件同實(shí)施例1。氨氮初始濃度為4835mg/L，氯離子濃度為20000mg/L，初始pH為10，其他條件不變時(shí)，電解時(shí)間為90min，測得氨氮去除率為47%。電解時(shí)間為180min時(shí)，測得氨氣去除率為94%。
[0048]實(shí)施例15
[0049]條件同實(shí)施例1。氨氮初始濃度為5281mg/L，氯離子濃度為15000mg/L，其他條件不變時(shí)，電解時(shí)間為90min，測得氨氣去除率為38%。電解時(shí)間為180min時(shí)，測得氨氣去除率為87%。
[0050]實(shí)施例16
[0051]條件同實(shí)施例1。氨氮初始濃度為1138mg/L，初始pH為10.1，電流密度為1.8mA/cm2，電解時(shí)間為120min，其他條件不變時(shí)，測得氨氮去除率為46.4%。電解時(shí)間為240min時(shí)，測得氨氣去除率為99.9%。
[0052]由此可見，在低電流密度條件下，為中等濃度氨氮仍具有較好的去除效果，基本可達(dá)到完全去除。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.電催化法處理銅氨絡(luò)合廢水的方法，其特征在于，以析氯電極作為陽極，鈦網(wǎng)為陰極，通入銅氨絡(luò)合廢水，對(duì)銅氨絡(luò)合廢水進(jìn)行電解催化處理，處理后的廢水直接排放或進(jìn)入后續(xù)處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電催化法處理銅氨絡(luò)合廢水的方法，其特征在于，銅氨絡(luò)合廢水中氨氮的初始濃度為1015?9344mg/L，氯離子濃度為15000?41235mg/L，銅離子濃度1974?5279mg/L，初始pH值為8?12。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電催化法處理銅氨絡(luò)合廢水的方法，其特征在于，電解催化處理過程中的工藝參數(shù)為:在室溫和攪拌條件下，電流密度為1.8?10.7mA/cm2,電解時(shí)間為30min?240min，電極間距為2.5cm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電催化法處理銅氨絡(luò)合廢水的方法，以析氯電極作為陽極，鈦網(wǎng)為陰極，通入銅氨絡(luò)合廢水，對(duì)銅氨絡(luò)合廢水進(jìn)行電解催化處理，處理后的廢水直接排放或進(jìn)入后續(xù)處理。本發(fā)明電催化法處理銅氨絡(luò)合廢水的方法，對(duì)高濃度銅氨絡(luò)合廢水的脫氮效率高，在一定條件下，處理效率接近100％，可實(shí)現(xiàn)銅氨絡(luò)合廢水的直接排放或回用。同時(shí)在處理過程中存在的有機(jī)物和氯離子均具有一定的去除效果。另外，銅氨絡(luò)合廢水多為堿性，電解法對(duì)廢水pH無特殊要求，堿性條件下可直接電解，減少實(shí)際處理過程中中和所需要投加酸，因此電催化法在整個(gè)處理過程中無需加入其他化學(xué)試劑，有效避免二次污染問題和成本問題。
【IPC分類】C02F1/461
【公開號(hào)】CN105174385
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】馬宏瑞, 馬鵬飛, 蔣偉群, 秦靜靜, 王家宏
【申請(qǐng)人】陜西科技大學(xué), 江蘇藍(lán)星化工環(huán)保有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年9月10日