CN103613175A

CN103613175A - 一种减缓极板钝化的电絮凝水处理工艺

Info

Publication number: CN103613175A
Application number: CN201310596291.0A
Authority: CN
Inventors: 陆君; 马晓云; 李艳
Original assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Current assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Priority date: 2013-11-22
Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2014-03-05

Abstract

本发明公开了一种减缓极板钝化的电絮凝水处理工艺，属于水处理技术领域。是在间歇电絮凝过程中，在每批废水电解前，一次性向废水中加入电解质氯化钠，使得电解槽中氯化钠的平均质量浓度为40～200mg/L，间歇电絮凝的电压由恒压控制电源输出，采用直流电源，设定每对电极电压为3～10V，极板间距为5～15mm，电解时间为30～90min。通过电极表面原位产生酸性物质来改善和消除电极表面钝化问题，无需投加酸碱，无需拆卸电极清洗，具有结构简单操作方便的特点。

Description

一种减缓极板钝化的电絮凝水处理工艺

技术领域

本发明涉及一种减缓极板钝化的电絮凝水处理工艺，更具体的说是涉及在电絮凝的电解槽中加入电解质，在电解过程中由电极原位生成酸性物质来减缓和消除极板钝化的工艺。

背景技术

电絮凝是（简称：EC）利用可溶性阳极在外加电场下产生金属阳离子(Al³⁺或Fe²⁺)，阴极产生OH^-，两者结合生成氢氧化物和多核羟基配合物，最终形成含有表面羟基的氢氧化物絮体，通过专属吸附、网捕卷扫、吸附架桥等作用吸附水中的重金属离子和有机物，同时絮体附着在阴极电解产生的H₂气泡上发生气浮作用，从而达到分离的目的。相比化学吸附絮凝，电絮凝有着污泥量少(单位絮体吸附量高)、气浮性能好(电解产生的H₂粒径远小于传统气浮设备)、无二次污染、便于自动化等优点。

由于EC产生的氢氧化物絮体对离子有着较高的专属吸附能力，EC技术被越来越多地应用在重金属离子水处理领域。由于EC过程中阳极产生的强氧化性的羟基自由基，电絮凝技术也逐渐被应用到了印染、制药和农药废水的处理领域。

在电絮凝过程中，阳极采用铝或铁材料，阳极电解产生铝离子或铁离子，阴极电解水产生氢氧根离子，阳极产生的金属离子和氢氧根离子发生水解反应，生产含有较高比表面积的氢氧化物吸附絮体。这些吸附絮体通过配合反应、网捕卷扫和吸附架桥等作用吸附废水中的重金属离子和有机物分子。

在电絮凝电解过程中，阳极不断析出金属离子。随着浓差极化的发展，金属离子向电解槽溶液本地传递的速度低于电极电解产生的速度，因此电极表面金属离子浓度逐渐升高。在长期使用条件下，阳极表面的金属离子在溶液中和水以及氧气发生反应生成金属氧化物和金属氢氧化物。电絮凝的阳极容易形成一层由金属氧化物和金属氢氧化物组成的钝化层。阳极钝化后，一方面会使得阳极过电位升高，能耗升高；另一方面会使得阳极发生析氧反应，金属离子析出速率降低，吸附絮体产生量减少。

目前电絮凝水处理过程中，对钝化的处理方法有两种，第一种方法为在电絮凝结束后，将电解槽内电极板取出，在酸性溶液中浸泡，钝化层和酸性溶液发生反应，从而实现去钝化层。该方法降低了机械化程度，增大了电絮凝的维护成本。第二种方法为在电絮凝电解过程中，向电解槽内加酸以调整溶液内pH值，使得pH值在3.5～5，这能使得钝化程度减弱，但是较低的pH值会破坏吸附絮体的形成条件，使得吸附絮体的产量降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种减缓极板钝化的电絮凝水处理工艺。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是提供一种通过加入电解质，在阳极板表面原位生成酸性物质来减缓和消除电絮凝过程中极板钝化的工艺，具体技术方案如下：

一种减缓极板钝化的电絮凝水处理工艺，在间歇电絮凝过程中，在每批废水电解前，一次性加入电解质氯化钠，调节加入的量，使得电解槽中氯化钠的平均质量浓度为40～200mg/L。

优选地，由恒压控制电源输出，采用直流电源，设定每对电极电压为3～10V，极板间距为5～15mm，电解时间为30～90min，阴阳极板为铁或者铝电极。

在电絮凝电解槽中，废水初始pH值为3～7，初始电导率为300～3000us/cm；对于重金属离子废水，初始废水重金属离子质量浓度为50～400mg/L。

有益效果：在每批废水电解前加入电解质氯化钠以后，在所设定的槽电压下，氯离子将在阳极表面发生析氯反应，析出的氯气沿着阳极板向溶液表面上浮，在上浮的过程中，氯气将和水发生反应，生成氯化氢和次氯酸，在阳极板原位生成的酸性物质能使得阳极板表面的pH值降低，较低的pH值将降低阳极表面钝化层形成的速度，并和钝化层的金属氧化物和氢氧化物发生反应，使得其缓慢溶解。相比传统的在电解槽中加入酸性溶液的方法，本发明提供的原位生成酸性物质的技术，无需维护时间，在不减少吸附絮体产量的情况下，减缓和消除阳极钝化。

具体实施方式：

实施例1

1.某混合含镉重金属废水，进水含镉100mg/L，调节废水pH值为7，调节电导率为500us/cm，加入氯化钠调节氯化钠的浓度为80mg/L，进入间歇电絮凝系统处理，采用铁电极，电极间距为5mm，设置每对电极电压为5V，阳极和阴极为铁电极。电解60min，测得平均电流密度为8.3A/m²。电絮凝反应完后重金属镉质量浓度降为8.7mg/L，去除率达到92.3%。

寿命测试：进水参数和上述一致，200h的实验后，设置每对电极电压为5V，电解60min，测得平均电流密度为7.7A/m²，金属镉质量浓度降为10.4mg/L。

对比例：进水参数和上述一致，不加入氯化钠，电极材料和电压参数一致，200h实验后，电解60min，金属镉质量浓度降为18.4mg/L，去除率为81.6%，低于添加氯化钠电解质的体系。

实施例2

某混合含铬重金属废水，进水含铬50mg/L，调节废水pH值为3，调节电导率为300us/cm，加入氯化钠调节氯化钠的浓度为40mg/L，进入间歇电絮凝系统处理，采用铁电极，电极间距为15mm，设置每对电极电压为3V，阳极和阴极为铝电极。电解30min，测得平均电流密度为3.2A/m²。电絮凝反应完后重金属镉质量浓度降为5.1mg/L，去除率达到89.8%。

寿命测试：进水参数和上述一致，200h的实验后，设置每对电极电压为3V，电解30min，平均电流密度为4.4A/m²。金属镉质量浓度降为6.7mg/L，去除率为86.6%。

对比例：进水参数和上述一致，不加入氯化钠，电极材料和电压参数一致，200h实验后，电解60min，金属镉质量浓度降为12.4mg/L，去除率为75.2%，低于添加氯化钠电解质的体系。

实施例3

某混合含镍重金属废水，进水含镍400mg/L，调节废水pH值为5，调节电导率为3000us/cm，加入氯化钠调节氯化钠的浓度为200mg/L，进入间歇电絮凝系统处理，采用铁电极，电极间距为5mm，设置每对电极电压为10V。电解40min，测得平均电流密度为29.3A/m²。电絮凝反应完后重金属镉质量浓度降为36.5mg/L，去除率达到92.7%。

寿命测试：进水参数和上述一致，200h的实验后，设置每对电极电压为10V，电解40min，测得平均电流密度为26.7A/m²。金属镉质量浓度降为60.90mg/L，去除率为84.8%。

对比例：进水参数和上述一致，不加入氯化钠，电极材料和电压参数一致，200h实验后，电解40min，金属镉质量浓度降为94.7mg/L，去除率为76.3%，低于添加氯化钠电解质的体系。

Claims

1.一种减缓极板钝化的电絮凝水处理工艺，其特征在于：在间歇电絮凝过程中，在每批废水电解前，一次性向废水中加入电解质氯化钠，使得电解槽中氯化钠的平均质量浓度为40～200mg/L。

2.根据权利要求1所述的减缓极板钝化的电絮凝水处理工艺，其特征在于间歇电絮凝的电压由恒压控制电源输出，采用直流电源，设定每对电极电压为3～10V，极板间距为5～15mm，电解时间为30～90min。

3.根据权利要求1所述的减缓极板钝化的电絮凝水处理工艺，其特征在于所处理的废水含重金属，浓度为50-400mg/L，在电絮凝电解槽中，调整废水初始pH值为3～7，初始电导率为300～3000us/cm。