CN103058329A - 一种金刚石膜电极处理氟乐灵农药废水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金刚石膜电极处理氟乐灵农药废水的方法，首先是将高浓度氟乐灵废水通过具有金刚石膜电极的电解槽；然后在一定流速下施加电压；最后在一定电压下持续处理废水一段时间。金刚石膜电极具有极好的耐酸碱、抗腐蚀的特性，电势窗口宽、背景电流小，各种性能大大优于传统的玻璃碳、石墨、贵金属及其它形式的电极。本发明使用金刚石膜电极处理氟乐灵生产中产生的高盐高COD废水，结果表明：在一定的流速、电压和时间范围内，氟乐灵农药废水COD去除率达到95%以上，废水中二硝则被完全去除，废水表观无色无臭，金刚石膜电极非常适合用来处理氟乐灵生产中产生高盐高COD废水。

Description

一种金刚石膜电极处理氟乐灵农药废水的方法

技术领域

本发明涉及一种技术方法和设备，其是利用金刚石膜电极的宽电位窗口和极强的抗腐蚀性等特点，来电解处理氟乐灵农药生产中产生的高盐高COD废水。属于环保技术和电化学领域。

背景技术

氟乐灵是一种硝胺类除草剂，化学名称为“4-三氟甲基-2,6-二硝基-N,N-二正丙基苯胺”，能防治禾本科杂草和许多一年生阔叶杂草，具有高效、低毒、低残留、杀草谱广的特点。氟乐灵生产主要以氯甲苯为原料，通过氯化、氟化、硝化、胺化四道工序合成产品。产品合成过程中产生的废水有硝化中和水、硝化水洗水、胺化反应水、胺化中和水和胺化水洗水等几种工艺废水，同时还包括真空泵和尾气吸收塔两种辅助设备产生的废水。各种废水混合后COD约为5000mg/L，Cl^-含量为35000mg/L，同时还含有较高浓度的硝酸盐、硫酸盐及一定含量难降解有机化合物如4-氯-3,5-二硝基三氟甲苯（简称“二硝”）。

氟乐灵废水B/C值很低，需经物化预处理后才能进生化系统处理。传统方法是将废水进入调节池中调成酸性，再打入铁炭床，利用Fe和C同时浸入含盐溶液中时形成无数的微电池系统（Fe和C间存在1.2V的电极电位差），将苯环化合物、长碳链有机物部分微电解，提高废水的可生化性。铁炭床的出水再加入双氧水，形成Fenton反应，反应结束后加入石灰乳去除氟离子和铁离子，上清液入气提池除氨，沉淀作固废处理。除氨后的废水调成pH中性后进入厌氧消化池。在厌氧微生物作用下，大部分高分子有机物降解为小分子有机物，同时在好氧条件下，反硝化菌把硝酸盐、亚硝酸盐转化为氮气，达到生物脱氮的目的。厌氧处理后的废水进入接触氧化池，由附着在弹性填料上的好氧微生物对有机物进一步降解。水中的硝化菌再将氨转化为亚硝酸盐、硝酸盐。最后废水进入沉淀池，部分沉淀池污泥回流进生化物系统，剩余污泥压滤后作固废处理。

与传统方法相比，电化学氧化法具有明显的优势，如：

1）处理工序简单。仅需将废水在电解反应器内循环处理即可；

2）不产生固废。传统方法会产生较多的固废，如调酸时形成的酸泥、Fenton反应后加石灰乳形成的铁盐沉淀、生化系统产生的剩余污泥等，甚至工艺本身也产生固废，如失效的铁炭残渣；而电化学氧化法则完全无固废产生；

3）无须添加其它试剂。传统方法为了达到工艺处理要求，或调节pH，或加入双氧水，或加入石灰乳，大大提高了处理成本。

金刚石膜电极具有很宽的电位窗口（电位窗口超过3V），对有机物具有强氧化能力）。同时该电极具有在苛性介质溶液中强的抗腐蚀性、良好的电化学稳定性等特点。有机污染物在金刚石膜电极表面的降解有两种途径：一是直接氧化，二是有机污染物被电极表面产生的羟基自由基（·OH）间接氧化。此过程不需加入化学试剂、不需繁复的配套设施、不会产生二次污染。同时金刚石膜电极表面具有非常好的“自净”能力：通常在电化学处理污染物的实际工艺中，阳极上的电极电位远远超过其析氧电位。因此，金刚石膜电极一旦被钝化，即刻会自动更新表面并活化，在电化学氧化过程中保持稳定的处理效果。

经检索，尚未见将金刚石膜电极用于氟乐灵废水的处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金刚石膜电极处理氟乐灵农药废水的方法，该方法中电极采用热丝化学气相沉积（HFCVD）法，以甲烷为碳源，以氢气为蚀刻气体，以三氧化二硼为硼源，在金属钽基体上沉积硼掺杂金刚石膜制成金刚石膜电极，从而使该方法能够有效处理氟乐灵废水。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种金刚石膜电极处理氟乐灵农药废水的方法，首先是将高浓度氟乐灵废水通过具有金刚石膜电极的电解槽；然后在一定流速下施加电压；最后在一定电压下持续处理废水一段时间。

本发明具体是按照以下顺序的操作步骤完成金刚石膜电极处理氟乐灵农药废水的方法的：

步骤一，将一定量的氟乐灵废水倒入收集容器；

步骤二，开启自吸泵，调节进出水阀门，使氟乐灵废水以一定流量通过电解槽；

步骤三，调节电解槽电压，并稳定在一定电压下持续处理氟乐灵废水一段时间。

作为本发明所述方法的一种优选方案，其中：步骤二中所述一定流量，是指氟乐灵废水通过电解槽的流量为0.3t/h～2t/h。

作为本发明所述方法的一种优选方案，其中：步骤三中所述一定电压，是指金刚石膜电极的电压控制在5V～7V。

作为本发明所述方法的一种优选方案，其中：步骤三中所述一段时间，是指电解处理时间控制在1h～8h。

本发明采用热丝化学气相沉积（HFCVD）法，以甲烷为碳源，以氢气为蚀刻气体，以三氧化二硼为硼源，在金属钽基体上沉积金刚石膜制成，单片金刚石膜电极大小为5.5×5.5mm²。阴极为大面积整体钛板，这样既具备耐腐蚀易装配的特点，又能够尽可能的减少电流在导线中的损耗和局部电阻过大引起的发热现象。

金刚石膜电极具有极好的耐酸碱、抗腐蚀的特性，电势窗口宽、背景电流小，各种性能大大优于传统的玻璃碳、石墨、贵金属及其它形式的电极。本发明使用金刚石膜电极处理氟乐灵生产中产生的高盐高COD废水，结果表明：在一定的流速、电压和时间范围内，氟乐灵农药废水COD去除率达到95%以上，废水中二硝则被完全去除，处理后的废水表观无色无臭，金刚石膜电极非常适合用来处理氟乐灵生产中产生高盐高COD废水。

本发明提供的金刚石膜电极处理氟乐灵农药废水的方法，能够有效提高氟乐灵农药废水的处理效率，同时方法简便，成本低廉，适宜普及。

附图说明

图1是本发明利用金刚石膜电极电解槽处理氟乐灵农药废水的示意图。

图2是本发明电解槽内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明所述方法进行详细说明。

如图1、图2所示，金刚石膜电极电解槽主要由大功率稳压直流电源、耐腐自吸泵、流量计及电极组件构成。其中电极组件为核心装置，由金刚石膜阳极和钛阴极构成。阳极采用热丝化学气相沉积（HFCVD）法，以甲烷为碳源，以氢气为蚀刻气体，以三氧化二硼为硼源，在金属钽基体上沉积金刚石膜制成，单片金刚石膜电极大小为5.5×5.5mm²。阴极为大面积整体钛板，这样既具备耐腐蚀易装配的特点，又能够尽可能的减少电流在导线中的损耗和局部电阻过大引起的发热现象。电解槽水平放置，阳极和阴极相互平行，垂直置于电解槽中。阳极和阴极间距为2.5mm，共由30片阳极及6块整板阴极构成。

将金刚石膜电极电解槽运用到处理氟乐灵农药废水的方法中，如图1所示，将高浓度氟乐灵废水置于收集容器中，开启自吸泵使废水通过电解槽（尺寸：L×W×H=520mm×180mm×130mm）后返回收集容器，通过槽前后的进出水阀门调节流量，调节电解槽电压，使废水在合适的流速和电压下被处理。

实施例1

将25kg氟乐灵废水倒入收集容器，开启自吸泵，调节阀门控制通过电解槽的流量为0.3t/h，打开稳压直流电源，调节电压为5V，持续处理废水8h，结果如下：

实施例2

将25kg氟乐灵废水倒入收集容器，开启自吸泵，调节阀门控制通过电解槽的流量为0.3t/h，打开稳压直流电源，调节电压为7V，持续处理废1h，结果如下：

实施例3

将25kg氟乐灵废水倒入收集容器，开启自吸泵，调节阀门控制通过电解槽的流量为2t/h，打开稳压直流电源，调节电压为7V，持续处理废1h，结果如下：

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种金刚石膜电极处理氟乐灵农药废水的方法，其特征在于：首先是将高浓度氟乐灵废水通过具有金刚石膜电极的电解槽；然后在一定流速下施加电压；最后在一定电压下持续处理废水一段时间。

2.如权利要求1所述的金刚石膜电极处理氟乐灵农药废水的方法，其特征在于：

按照以下顺序的操作步骤完成金刚石膜电极处理氟乐灵农药废水的方法的：

步骤一，将一定量的氟乐灵废水倒入收集容器；

步骤二，开启自吸泵，调节进出水阀门，使氟乐灵废水以一定流量通过电解槽；

步骤三，调节电解槽电压，并稳定在一定电压下持续处理氟乐灵废水一段时间。

3.如权利要求2所述的金刚石膜电极处理氟乐灵农药废水的方法，其特征在于：步骤二中所述一定流量，是指氟乐灵废水通过电解槽的流量为0.3t/h～2t/h。

4.如权利要求2所述的金刚石膜电极处理氟乐灵农药废水的方法，其特征在于：步骤三中所述一定电压，是指金刚石膜电极的电压控制在5V～7V。

5.如权利要求2所述的金刚石膜电极处理氟乐灵农药废水的方法，其特征在于：步骤三中所述一段时间，是指电解处理时间控制在1h～8h。

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