CN102001737B - 一种用于处理含氰废水的电催化粒及用于处理含氰废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水处理领域，涉及一种用于处理含氰废水的电催化粒及用于处理含氰废水的方法。该电催化粒由以下质量分数的成分组成：活性炭40-44％，粘结剂14-19％，13-16％铁的氧化物，22-25％铜的氧化物，4-7％锰的氧化物，1-1.5％锌的氧化物，0.5-1％锆的氧化物，0.5-1％铈的氧化物。本发明提供的电催化料粒，制备成本低廉，机械强度较高，对比传统催化粒，其对含氰废水的处理效率得到大幅度的提升。发明将该电催化粒放置于可循环使用和清洗粒的电催化装置中，将新的电催化粒与可在线清洗催化粒的废水处理装置有机地结合起来，用于处理含氰废水，其中各种处理参数的有机组合，获得了最佳的协同处理效果。当总氰浓度低于200mg/L条件下，本发明方式使得含氰污染物去除率＞60％，处理每吨废水的电耗一般为1500-2000W，运行费用低于2.30元人民币，具有投资省，能耗及维护费用低，同时污泥量极少，不产生二次污染，其应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明属于水处理领域，涉及一种用于处理含氰废水的电催化粒及用于处理含氰废水的方法，具体的说涉及一种催化剂填料制备以及采用一种气提连续式清洗料粒的三维电极催化氧化法处理含氰废水的方法。
背景技术
在有色金属矿物提取金银铜、氰化电镀、化工、炼焦等行业生产工艺中均排放大量的含氰废水。氰化物是毒性很大的化学品，不论在城市还是偏远山区，含氰废水排放都必须严格按照国家环保局制定的排放标准控制其排放浓度，否则将对人、畜及自然环境造成危害。
电解法利用电化学氧化还原反应破坏废水中的氰化物。废水中的氰化物离子电解时，在阳极上失去电子氧化成氰酸盐或氮气。电解法处理氰化物废水在碱性条件下进行，以防止产生氰化氢气体污染操作场所。
反应为：
阳极：CN-+2OH-→CNO-+H2O+2e
2CNO-+4OH-→2CO2+N2+2H2O+6e
阴极：Mnn++ne→M
该法的优点是占地面积小，污泥量小，在除氰的同时能回收金属。但工厂排水口的总氰浓度往往低于200mg/L，在此浓度的条件下，电解法因电流效率低，电耗大，运行成本比漂白粉化学氧化法高，不够经济。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种能高效而低成本地处理含 氰废水的除氰专用电催化粒。
本发明的另一目的，在于提供一种具有在线清洗除氰专用电催化料粒功能的，可实现连续高效电催化氧化处理含氰废水的方法。
本发明通过以下技术方案实现上述目的：
本发明的除氰专用电催化料粒，按重量百分比计算，由活性炭40-44％，粘结剂14-19％，13-16％铁的氧化物，22-25％铜的氧化物，4-7％锰的氧化物，1-1.5％锌的氧化物，0.5-1％锆的氧化物，0.5-1％铈的氧化物组成。
上述的粘结剂为木质素磺酸钙。
上述的三维电极的粒子电极催化剂填料的制备方法，具体如下所示：按所需配比将引发剂、活性炭以及粘结剂加水混合均匀，挤压切粒，自然干燥，然后在450±30℃和缺氧条件下，加热炭化、活化2-3小时。
本发明的三维电极除氰专用电催化料粒，其颗粒大小为4-6mm。
该催化粒是在中国专利CN 200410077704.5的基础上进一步改进的技术方案，专利CN 200410077704.5所公开的电催化粒是适用于难降解的有机污染物的电催化剂，但该催化粒用于含氰废水的处理时，因有机污染物与无机的游离氰离子或含氰络合物的物理化学性质差异较大，故其去除效率不高，连续式动态实验仅为20％左右的去除效率，间隙式静态实验最高去除效率也仅为79％。而本发明的电催化粒，加大了铜氧化物的用量，并优化了各种物质的配比，使得其可以尤其针对于含氰废水的处理，其去除效率显著提高，连续式动态实验可稳定达到60％以上的去除效率，间隙式静态实验最高去除效率可达到96％。作为一种三维电极反应器填充的粒子电极，可用于高效处理含氰废水。
本发明还提供了实现连续高效电催化氧化处理含氰废水的方法。该方法应用了如中国专利CN200920263896.7所用的废水处理装置(电催化粒循环清洗使用装置)，采用电催化法，在电催化池中对废水进行处理，所述电催化池有催化粒清洗区间和反应区间，电催化粒放置于电催化池中不断循环使用和清洗；本发明将CN200920263896.7所用的废水处理装置用于处理含氰废水，除 了选择专用的电催化粒外，并对装置参数作了针对性调整：电催化粒与废水的质量比为1∶2～1∶3；废水在催化池中的停留时间是25～45分钟；电催化池中的馈阴电极材料为不锈钢，馈阳电极材料为石墨，馈电极之间的距离为60～90cm；馈电极所施加的脉冲直流电压为20～40伏。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明提供的电催化料粒，制备成本低廉，机械强度较高，对比传统催化粒，其对含氰废水的处理效率得到大幅度的提升。
2.本发明通过三维电极催化池提料技术、洗料技术、均匀布水布气技术、实现催化氧化法连续处理含氰废水中的目的。尤其适用于三维电极催化氧化技术过程中，克服了现有技术中催化粒由于被污物附着容易失效的缺陷。
3.本发明将新的电催化粒与可在线清洗催化粒的废水处理装置有机地结合起来，用于处理含氰废水，其中各种处理参数的有机组合，获得了最佳的协同处理效果。电镀废水的现场小试(200L/hr，已稳定运转约半年)应用结果表明，当总氰浓度低于200mg/L条件下，本发明方式使得含氰污染物去除率＞60％，处理每吨废水的电耗一般为1500-2000W，运行费用低于2.30元人民币，具有投资省，能耗及维护费用低，同时污泥量极少，不产生二次污染，其应用前景广阔。
附图说明
图1是利用传统的电催化料粒处理含氰污染物的间隙式静态实验效果图(总氰浓度196mg/L)；
图2是利用本发明的电催化料粒处理含氰污染物的间隙式静态实验效果图(总氰浓度196mg/L)；
图3是采用如中国专利CN200920263896.7所用的废水处理装置(电催化粒循环清洗使用装置)，在除氰专用电催化料粒下，处理含氰污染物废水的现场动 态试验效果图；
图4是采用传统装置(没有电催化粒循环清洗使用功能)，在除氰专用电催化料粒下，处理含氰污染物废水的现场动态试验效果图；
具体实施方式
以下通过具体的实施例进一步说明本发明的技术方案，但发明的保护范围并不局限于此。
实施例1
按重量百分比计算，以42％活性炭为基体，以14％氧化铁，23％氧化铜，4.5％氧化锰，1.2％氧化锌，0.6％氧化锆，0.7％氧化铈为引发剂，以14％木质素磺酸钙为粘结剂加水混合均匀，然后挤压切粒，再自然风干，最后在470℃和缺氧的条件下，加热炭化、活化3个小时，制成粒径为4-6mm的除氰专用电催化粒。
将合成的除氰专用电催化料粒，在空气流量1000L/h，脉冲直流电压30V，pH9.5，含氰废水量为200L，反应时间分别为5、10、15、20、15、30min的条件下，对含氰浓度为196mg/L废水，进行间隙式静态实验(图2)；并在相同条件下，与使用传统的三维电极催化剂填料(专利CN 200410077704.5所公开的电催化粒)的处理效果(图1)进行比较。结果如图1-2所示，本发明的三维电极催化剂填料比传统的三维电极催化剂填料相比处理效率更高。
实施例2
在相同除氰专用电催化料粒(本发明电催化粒)的条件下，以及在空气流量1000L/h，处理量为200L/hr，电催化粒与废水的质量比为1∶2，废水在催化池中的停留时间是30分钟，电催化池中的馈阴电极材料为不锈钢，馈阳电极材料为石墨，馈电极之间的距离为60cm，馈电极所施加的脉冲直流电压为30伏的条件下，对含氰废水进行处理(总氰浓度170-200mg/L，pH 9.0-11.0)，分别采用如中国专利CN200920263896.7所用的废水处理装置(电催化粒循环 清洗使用装置)，以及采用传统装置(没有电催化粒循环清洗使用功能)，对处理含氰污染物的现场动态试验进行比较，结果分别如图3和4所示。
由结果可知，采用本发明的电催化粒，在电催化粒循环清洗使用的装置中进行含氰污染物处理，能长时间有效而稳定的氧化分解含氰污染物。
Claims (6)
1.一种用于处理含氰废水的电催化粒，其特征在于由以下质量分数的成分组成：活性炭40-44％，粘结剂14-19％，13-16％铁的氧化物，22-25％铜的氧化物，4-7％锰的氧化物，1-1.5％锌的氧化物，0.5-1％锆的氧化物，0.5-1％铈的氧化物。
2.如权利要求1所述的电催化粒，其特征在于所述的粘结剂为木质素磺酸钙。
3.如权利要求1所述的电催化粒，其特征在于所述的电催化料粒的颗粒大小为4-6mm。
4.一种利用如权利要求1所述的电催化粒处理含氰废水的方法，采用电催化法，在电催化池中对废水进行处理，其特征在于所述电催化池有催化粒清洗区间和反应区间，电催化粒放置于电催化池中不断循环使用和清洗；电催化粒与废水的质量比为1∶2～1∶3；废水在催化池中的停留时间是25～45分钟。
5.如权利要求4所述的处理含氰废水的方法，其特征在于所述的电催化池中的馈电极阴极材料为不锈钢，馈电极阳极材料为石墨，馈电极之间的距离为60～90cm；馈电极所施加的脉冲直流电压为20～40伏。
6.如权利要求4所述的处理含氰废水的方法，其特征在于所述的待处理废水中氰的含量低于200mg/L。
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