CN103232095B - 一种恢复Cr污染去除过程中钝化的零价铁活性的装置及方法 - Google Patents
一种恢复Cr污染去除过程中钝化的零价铁活性的装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103232095B CN103232095B CN201310149483.7A CN201310149483A CN103232095B CN 103232095 B CN103232095 B CN 103232095B CN 201310149483 A CN201310149483 A CN 201310149483A CN 103232095 B CN103232095 B CN 103232095B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- zero
- iron
- valent iron
- passivation
- valent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 113
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 claims description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 2
- 230000002000 scavenging effect Effects 0.000 claims description 2
- -1 iron ions Chemical class 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 abstract description 2
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 3
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 3
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 2
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010020751 Hypersensitivity Diseases 0.000 description 1
- 208000026935 allergic disease Diseases 0.000 description 1
- 230000007815 allergy Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 210000004400 mucous membrane Anatomy 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
一种恢复Cr污染去除过程中钝化的零价铁活性的装置及方法，该装置包括底部带有进水口、顶部带有出水口的反应槽，在所述反应槽中放置有铁网电极和零价铁填料，和铁网电极连接有电源；其方法为：当零价铁填料钝化后，通过电源向铁网电极通电，再将正负极颠倒通电同样时间，外加一定的电场，阴极的一侧，表面会析出大量的氢，大量气泡从零价铁填料表面迸发出来，对附着层有剥落和清除作用，使铁表面钝化层剥落；阳极的一侧铁离子大量溶出，将零价铁填料表面的沉淀剥落；采用本发明装置及方法，无需更换材料，节省成本，不会造成铁离子二次污染，解钝化后反应器去除Cr效率高，且解钝化后填料的寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及地下水中Cr的去除技术领域，具体涉及一种恢复Cr污染去除过程中钝化的零价铁活性的装置及方法。
背景技术
目前，我国乃至世界许多地区的水资源都不同程度受到Cr污染，严重威胁居民的饮用水安全，水资源中Cr污染越来越受到广泛关注。Cr主要来自于金属电镀、皮革制造、颜料生产等过程，是工业区地下水中常见的污染物。Cr(VI)在土壤及水中化学性质比较稳定，以离子形式存在于水溶液中，不易被微生物降解，可在植被和生物体内富集。Cr(VI)能诱发过敏症，进入人体后可在某些器官内积聚而不易被排出，对皮肤和黏膜有剧烈的腐蚀性，长时间接触会致癌。Cr被列为对人体危害最大的八种化学物质之一，是国际公认的三种致癌金属之一，同时也是美国EPA公认的129种重点污染物之一。世界卫生组织(WHO)《饮用水水质标准》和我国《生活饮用水卫生标准》都规定六价Cr标准为0.05mg/L。
零价铁具有价廉、低还原势等优势，在Cr(VI)去除方面取得了较好的效果。Cr(VI)首先还原为Cr(III)，伴随零价铁被氧化为Fe(II)或Fe(III)，接着Cr以Cr(III)氢氧化物或Fe(III)/Cr(III)氢氧化物的形式沉淀下来。在去除过程中，零价铁或二价铁被Cr(VI)氧化为三价铁，引起pH值升高。同时，零价铁在好氧条件下被氧气氧化，在厌氧条件下会被水氧化，都伴随着pH值的升高。这使得在长期运行过程中，形成碱性条件，导致零价铁表面生成铁的氧化物、氢氧化物等沉淀。目前零价铁应用过程中的问题是零价铁的钝化导致处理能力降低的问题。目前报道的零价铁解钝化方法包括酸洗和超声处理等，但这些手段不同程度上存在处理费用高、工作量大、可操作性不强等问题。因此，目前亟需一种成本低、效率高、易于操作的技术，从而有效解决影响零价铁钝化问题。
发明内容
为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种恢复Cr污染去除过程中钝化的零价铁活性的装置及方法，采用本发明装置及方法，无需更换材料，节省成本，不会造成铁离子二次污染，解钝化后反应器去除Cr效率高，且解钝化后填料的寿命长。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种恢复Cr污染去除过程中钝化的零价铁活性的装置，包括底部带有进水口、顶部带有出水口的反应槽1，在所述反应槽1中放置有铁网电极3和零价铁填料2，和铁网电极3连接有电源4。
在所述反应槽1中间和铁网电极3平行的位置放置有PVC网5。
所述电源4的有效电压为0-50V，有效电流为0-5A。
上述所述装置恢复Cr污染去除过程中钝化的零价铁活性的方法，其特征在于：首先将Cr污染水从反应槽1进水口流入，出水口流出，当反应达到预设时间，零价铁填料2对Cr6+的去除率低于设定的去除率时，即零价铁填料2钝化后，通过电源4向铁网电极3通电2-20min后，再将正负极颠倒通电同样时间，外加一定的电场，阴极的一侧，表面会析出大量的氢，大量气泡从零价铁填料2表面迸发出来，对其上的附着层有剥落和清除作用，使铁表面钝化层剥落；阳极的一侧铁离子大量溶出，将零价铁填料2表面的沉淀剥落；
在电化学解钝化过程中，当零价铁填料2作为阴极并有一定的电位值时，发生如下电化学反应，析出大量的氢：
阳极：2H2O→O2＋4H+＋4e-
阴极：2H2O＋2e-→H2＋2OH-
当零价铁填料2作为阳极时，发生如下电化学反应，阳极会有铁离子产生：
阳极：Fe→Fe2+＋2e-
阴极：2H2O＋2e-→H2＋2OH-(2)O2＋2H2O＋4e-→4OH-。
所述Cr污染水中Cr为25mg/L；Na2SO4为0.5g/L。
本发明和现有技术相比，具有如下优点：
(1)所有处理在单一的反应装置中完成，无需更换材料，可节省成本；
(2)解钝化后反应器去除Cr效率高，且解钝化后填料的寿命长
(3)施工简单、操作方便，自动化程度高；
(4)不会造成铁离子二次污染。
附图说明
图1是本发明反应装置透视图。
图2是实施例一反应槽中Cr随时间变化曲线图。
图3是实施例二反应槽中Cr随时间变化曲线图。
图4是实施例三反应槽中Cr随时间变化曲线图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，本发明一种恢复Cr污染去除过程中钝化的零价铁活性的装置，包括底部带有进水口、顶部带有出水口的反应槽1，在所述反应槽1中装有零价铁填料2，在平行于水流方向沿两侧槽壁分别放置有铁网电极3，和铁网电极3连接有电源4。
作为本发明的优选实施方式，在所述反应槽1中间和铁网电极3平行的位置放置有PVC网5，防止加电时短路。
作为本发明的优选实施方式，所述电源4的有效电压为0-50V，有效电流为0-5A。
实施例一
本实施例恢复Cr污染去除过程中钝化的零价铁活性的方法，采用一个有效容积为330ml的有机塑料反应槽1，其中填充零价铁填料2。在平行于水流方向沿两侧槽壁分别放置铁网电极3，沿中心面放置一片PVC网5，铁网电极3有效面积为60cm2。一个直流稳压器作为电源，其有效电压为0-50V，有效电流为0-5A。实验中采用人工合成Cr污染水（Cr，25mg/L；Na2SO4;0.5g/L），实验进水采用上升流的方式进行，含Cr污染水以4mL/min流速从反应槽1底部流入，并从反应槽1顶部流出。当反应时间为170min左右，发现铁填料对Cr(VI)的去除率和初始去除率相比显著减小，以10v电压在两端的铁网处加电7min后，将正负极颠倒再通电7min。由图3可以看出：在电解后去除率恢复率为121.7%，并于约280min后去除率才再次下降到62%左右。
实施例二
本实施例恢复Cr污染去除过程中钝化的零价铁活性的方法，采用有效容积为72ml的有机塑料反应槽1，其中填充零价铁填料2。在垂直于水流方向沿两侧槽壁分别放置铁网电极3，沿中心面放置一片PVC网5，铁网电极3电极有效面积12cm2。一个直流稳压器作为电源，其有效电压为0-50V，有效电流为0-5A。其他条件同例1。随着去除反应的不断进行，Cr(VI)的去除率不断下降，当达到106min时，去除率下降为44.21%。以10v电压在两端的铁网处加电4min后，将正负极颠倒再通电4min。由图3可以看出：加电后，铁的去除率有显著提升达到去除率164.0%，并于约120min后，去除率才再次下降为44.2%以下。
实施例三
本实施例恢复Cr污染去除过程中钝化的零价铁活性的方法，反应槽1与实施例二相同，在平行于水流方向沿两侧槽壁分别放置铁网电极3，沿中心面放置一片PVC网，铁网电极3有效面积24cm2。Cr污染水用清华地下水配置，进水流速为0.8ml/min，其他条件同实施例二。该反应器的初始去除率为97.6%，随着反应的进行去除率不断下降。实验中共引入3次电化学解钝化操作，在10v电压下加电10min后，将正负极颠倒再通电10min。由图4可知，解钝化后铁填料对Cr的初始去除率为100%，100%和92%。
Claims (4)
1.一种恢复Cr污染去除过程中钝化的零价铁活性的方法，该方法采用的装置包括底部带有进水口、顶部带有出水口的反应槽（1），在所述反应槽（1）中放置有铁网电极（3）和零价铁填料（2），和铁网电极（3）连接有电源（4）；其特征在于，所述方法为：首先将Cr污染水从反应槽（1）进水口流入，出水口流出，当反应达到预设时间，零价铁填料（2）对Cr6+的去除率低于设定的去除率时，即零价铁填料（2）钝化后，通过电源（4）向铁网电极（3）通电2-20min后，再将正负极颠倒通电同样时间，外加一定的电场，阴极的一侧，表面会析出大量的氢，大量气泡从零价铁填料（2）表面迸发出来，对其上的附着层有剥落和清除作用，使铁表面钝化层剥落；阳极的一侧铁离子大量溶出，将零价铁填料（2）表面的沉淀剥落；
在电化学解钝化过程中，当零价铁填料（2）作为阴极并有一定的电位值时，发生如下电化学反应，析出大量的氢：
阳极：2H2O→O2＋4H+＋4e-
阴极：2H2O＋2e-→H2＋2OH-
当零价铁填料（2）作为阳极时，发生如下电化学反应，阳极会有铁离子产生：
阳极：Fe→Fe2+＋2e-
阴极：2H2O＋2 e-→H2＋2OH-(2)O2＋2H2O＋4e-→4OH-。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述Cr污染水中Cr为25mg/L；Na2SO4为0.5g/L。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述反应槽（1）中间和铁网电极（3）平行的位置放置有PVC网（5）。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电源（4）的有效电压为0-50V，有效电流为0-5A。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310149483.7A CN103232095B (zh) | 2013-04-26 | 2013-04-26 | 一种恢复Cr污染去除过程中钝化的零价铁活性的装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310149483.7A CN103232095B (zh) | 2013-04-26 | 2013-04-26 | 一种恢复Cr污染去除过程中钝化的零价铁活性的装置及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103232095A CN103232095A (zh) | 2013-08-07 |
| CN103232095B true CN103232095B (zh) | 2014-05-14 |
Family
ID=48880182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310149483.7A Active CN103232095B (zh) | 2013-04-26 | 2013-04-26 | 一种恢复Cr污染去除过程中钝化的零价铁活性的装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103232095B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104289175B (zh) * | 2014-10-20 | 2016-05-18 | 中节能大地环境修复有限公司 | 一种聚合阳离子型热活化微孔双金属填料的制备方法 |
| WO2019178568A1 (en) * | 2018-03-15 | 2019-09-19 | Yost Karl William | Systems and methods for treating acidity, heavy metals, and solids in acid mine drainage and other aqueous fluids |
| CN109912077B (zh) * | 2019-03-29 | 2021-12-17 | 武汉理工大学 | 一种以高铁锰矿为反应介质的铬污染地下水原位修复模拟装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101591064B (zh) * | 2009-06-27 | 2011-02-09 | 大连理工大学 | 厌氧内置零价铁反应器 |
| CN102001729A (zh) * | 2009-09-03 | 2011-04-06 | 湖州四方格林自动化技术有限公司 | 含重金属废水的电解处理方法 |
| CN102897889B (zh) * | 2012-10-29 | 2014-04-16 | 同济大学 | 纳米零价铁净化废水中镉的方法及其装置 |
-
2013
- 2013-04-26 CN CN201310149483.7A patent/CN103232095B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103232095A (zh) | 2013-08-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103342405B (zh) | 一种电化学阴极活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法 | |
| CN102701338B (zh) | 一种焦化废水深度处理工艺 | |
| CN102101733B (zh) | 铁屑电解与电化学工艺处理电镀综合废水的方法 | |
| CN109867333B (zh) | 利用钛基二氧化钛纳米管阵列电极高效去除和回收水中铀的方法 | |
| CN101781001A (zh) | 一种两段式电解法处理废水的方法及其装置 | |
| CN101973607A (zh) | 一种可调电极间距的高效电絮凝反应器 | |
| CN104496089A (zh) | 一种含难降解有机物的重金属废水的处理方法 | |
| CN202272954U (zh) | 酸性氯化物蚀刻液的循环再生及金属铜回收系统 | |
| CN104370350A (zh) | 一种用于水处理的电化学装置及方法 | |
| CN105502584A (zh) | 海水养殖废水中去除氨氮、亚硝氮和cod的装置与方法 | |
| CN108017120A (zh) | 一种采用新型阳极电催化氧化处理苯酚有机废水的方法 | |
| CN103232095B (zh) | 一种恢复Cr污染去除过程中钝化的零价铁活性的装置及方法 | |
| CN108217862A (zh) | 一种双电极电絮凝-电催化臭氧装置及工业废水处理方法 | |
| CN203419777U (zh) | 一种用于水处理的电化学装置 | |
| CN201971667U (zh) | 用于有机废水处理的高压脉冲电凝设备 | |
| CN203959890U (zh) | 自动除垢的电解氧化废水处理装置 | |
| CN203545822U (zh) | 处理高浓度难生物降解有机废水的装置 | |
| CN201882958U (zh) | 一种可调电极间距的高效电絮凝反应器 | |
| CN207418350U (zh) | 一种网格式垢菌清装置 | |
| CN203411441U (zh) | 一种双电解结合mbr水处理装置 | |
| CN107140716B (zh) | 一种电化学-吸附复合工艺处理染料废水的设备及处理方法 | |
| CN212127829U (zh) | 一种反渗透浓缩液电解回收装置 | |
| CN203999221U (zh) | 一种去除铝型材废水中镍离子的设备 | |
| CN209618952U (zh) | 利用直流电场处理淤泥上清液中重金属的装置 | |
| CN203065593U (zh) | 一种低铜稀酸性废水提铜设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |