CN104773794A - 一种电解用复合添加剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电解用复合添加剂，原料包括以下组分：8-12份的聚乙二醇、18-25份的十二烷基磺酸钠、1-3份的聚丙烯酰胺、6-10份的氯化钠、聚二硫二丙烷磺酸钠1-3份以及2-5份的2-巯基苯骈噻唑。应用本发明的技术方案，电解用复合添加剂包括聚乙二醇、十二烷基磺酸钠、聚丙烯酰胺、氯酸钠以及2-巯基苯骈噻唑，整体配方精简；利用各物质的独特性能以及利用各物质之间的协同作用能直接在硫酸体系的含铜废水、硝酸体系的含铜废水以及棕化废水中的一种或者几种的混合废水中电离出有价金属铜，在含铜量不大于10g/L的废水中也具有很好的电离效果，实用性强。

Description

一种电解用复合添加剂
技术领域
本发明涉及污水处理领域，特别地，涉及一种用于重金属污水处理的电解用复合添加剂。
背景技术
随着国民经济的快速发展，我国冶炼、金属加工、机械制造以及其他工业生产飞速地发展，从而造成了我国工业废水的排放量大量地增加，其中金属加工以及电镀工场排放的废水中铜离子含量非常高，而其他行业排放的废水中也存在含铜废水，但是含铜量比较低。目前针对含铜废水的处理工艺主要有以下两种：(1)电积法，电积法是采用阴阳电极来对废水进行电解的方法，这种方法只能针对单一含铜废水体系，并且针对含铜量大于10g/L的废水有一定的效果，而不能面对复杂的污水体系，比如含有硫酸铜的废水与棕化废水参杂在一起的废水，或者是硫酸铜废液、棕化废液以及硝酸铜废液参杂在一起的废水；(2)重金属离子络合剂法，此种方法主要是采用络合剂实现除铜，对于含铜量高的废液有比较好的技术效果，而对于含铜量不大于10g/L的废水或者是比较复杂的污水体系，比如含有硫酸铜的废水与棕化废水参杂在一起的废水，或者是硫酸铜废液、棕化废液以及硝酸铜废液参杂在一起的废水，其效果不好。
现有的技术污水处理的效果大致如下：以2000L的废水为电解对象，含铜量10g/L的硫酸铜废液的电解率不高于85％，含铜量38g/L的硝酸铜废液的电解率不高于50％，而对于含铜量35g/L的棕化废液、含铜量27g/L硫酸铜废液与硝酸铜废液的混合废液、含铜量32g/L的硫酸铜废液、硝酸铜废液以及棕化废液的混合废液以及含铜量37g/L的硝酸铜废液与棕化废液的混合液，现有的电解体系基本不能电离出有价金属铜。
因此，发明一种能直接运用在硫酸体系的含铜废水、硝酸体系的含铜废水以及棕化废水中的一种或者几种的混合废水的电解用添加剂，特别是能实现从含铜量≤10g/L的废水中将有价金属铜分离出来，具有很大的实用价值。
发明内容
本发明目的在于提供一种能直接运用在硫酸体系的含铜废水、硝酸体系的含铜废水以及棕化废水中的一种或者几种的混合废水的电解用添加剂，特别是能实现从含铜量≤10g/L的废水中将有价金属铜分离出来，效果如下：以2000L的废水为电解对象，含铜量10g/L的硫酸铜废液的电解率高达92％，含铜量38g/L的硝酸铜废液的电解率高达93.2％，而对于含铜量35g/L的棕化废液、含铜量27g/L硫酸铜废液与硝酸铜废液的混合废液、含铜量32g/L的硫酸铜废液、硝酸铜废液以及棕化废液的混合废液以及含铜量37g/L的硝酸铜废液与棕化废液的混合液，其电解率分别高达95％、91％、95％以及92％，实用性强。
本发明的具体技术方案如下：
一种电解用复合添加剂，原料包括以下组分：
以上技术方案中优选的，原料包括以下组分：
以上技术方案中优选的，原料包括以下组分：
本发明的电解用复合添加剂包括聚乙二醇、十二烷基磺酸钠、聚丙烯酰胺、氯酸钠以及2-巯基苯骈噻唑五种物质，整体配方精简；利用聚乙二醇来加大阴极的极化，细化晶粒，使晶粒面向生长，能抑制杂质金属的电沉积，防止异常晶粒长大，同时能光滑尖锥晶粒的峰尖，避免粗糙过度；利用氯化钠中的氯离子来提高铜的韧性，细化结晶；利用聚丙烯酰胺来降低电解溶液中的阻力；利用十二烷基磺酸钠来降低电解溶液中的表面张力；利用十二烷基磺酸钠与聚丙烯酰胺结合所形成的集聚体复合物来提高电流效率，改善铜离子含量低时的沉积速度；利用十二烷基磺酸钠、聚丙烯酰胺以及氯离子之间的协同作用，打破有机化合物与铜离子的络合，让铜离子游离出来，使得废液变成可以直接进行电解的溶液。
采用本发明的电解用复合添加剂，能直接运用在硫酸体系的含铜废水、硝酸体系的含铜废水以及棕化废水中的一种或者几种的混合废水中，在含铜量不大于10g/L的废水中也能将有价金属铜分离出来，保证了较高的电流效率。
为了达到更好的技术效果，原料还包括以下组分：
以上技术方案中优选的，原料包括以下组分：
本发明的电解用复合添加剂还包括聚二硫二丙烷磺酸钠、四丁基氯化铵、氯化钠以及次氯酸钠，利用聚二硫二丙烷磺酸钠的整平性能来提高铜的抗拉强度和延伸率，特别是高温延伸率；利用聚二硫二丙烷磺酸钠与聚乙二醇的协同作用，使得电解出的铜的质量更好；利用氯化钠、聚二硫二丙烷磺酸钠以及十二烷基磺酸钠之间的协同作用，能大大提高铜的韧性，细化其结晶力度，提高电流效率；利用氯化钠、四丁基氯化铵、聚丙烯酰胺以及十二烷基磺酸钠的协同作用，可以破棕化废水中存在的络合现象，使得棕化废水中的铜离子可以直接被电解出；在酸性条件下，通过次氯酸钠、氯化钠、四丁基氯化铵、聚丙烯酰胺以及十二烷基磺酸钠之间的协同作用，破棕化废水中存在的络合现象，使得酸性的棕化废水中的铜离子可以直接被电解出。
为了达到更好的技术效果，原料还包括以下组分：
以上技术方案中优选的，原料包括以下组分：
以上技术方案中优选的，原料包括以下组分：
以上技术方案中优选的，原料包括以下组分：
本发明的电解用复合添加剂包括碱性物质，用于控制硝酸体系中硝酸的浓度，保证硝酸的浓度控制在1mol/L以内，进而实现硝酸体系的含铜废水中铜离子被电解出，其中，利用十六烷基氨与三聚磷酸钠的协同作用能在阴极铜板上短时间成膜来阻隔硝酸对其腐蚀；利用碳酸钠与三聚磷酸钠的协同作用能实现电解在较高的硝酸浓度下继续进行，缓解硝酸浓度过高对阴极上的铜的腐蚀；氯化铵的加入能大大提高铜离子的韧性。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例1的电解装置图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1：
一种电解用复合添加剂，原料包括以下组分：
本发明的电解用复合添加剂包括聚乙二醇、十二烷基磺酸钠、聚丙烯酰胺、氯酸钠以及2-巯基苯骈噻唑五种物质，利用聚乙二醇来加大阴极的极化，细化晶粒，使晶粒面向生长，能抑制杂质金属的电沉积，防止异常晶粒长大，同时能光滑尖锥晶粒的峰尖，避免粗糙过度；利用氯化钠中的氯离子来提高铜的韧性，细化结晶；利用聚丙烯酰胺来降低电解溶液中的阻力；利用十二烷基磺酸钠来降低电解溶液中的表面张力；利用十二烷基磺酸钠与聚丙烯酰胺结合所形成的集聚体复合物来提高电流效率，改善铜离子含量低时的沉积速度；利用十二烷基磺酸钠、聚丙烯酰胺以及氯离子之间的协同作用，打破有机化合物与铜离子的络合，让铜离子游离出来，使得废液变成可以直接进行电解的溶液，本发明的电解用复合添加剂能直接运用在硫酸体系的含铜废水、硝酸体系的含铜废水以及棕化废水中的一种或者几种的混合废水中，在含铜量不大于10g/L的废水中也能将有价金属铜分离出来，保证较高的电流效率，实用性强。
采用本发明的电解用复合添加剂用于硫酸体系的含铜废水、硝酸体系的含铜废水以及棕化废水中的一种或者几种的电解装置图详见图1所示，电解装置包括电解槽1、循环水箱2、水泵3以及电极4，所述电极4采用钛涂层阳极和不锈钢阴极；循环水箱2与电解槽1的上部连通，其通过水泵3与所述电解槽1的底部连通。
具体电解过程如下：先将废液5注入电解槽1中，然后将电极4插入到电解槽1中通电，使得电解槽中电流密度为250～500A/m2阴极板附近和阳极板附近分别发生如下反应：
阴极Cu2++2e-＝Cu
阳极O2+2H2O+4e-＝4OH-
经过上述电解后，含铜废液中的铜离子逐渐转化成了单质铜，且这些单质铜附着在阴极板上，此时，废液中铜离子的含量下降，其铜离子的浓度下降到0.5～1.0g/L，阳极板附近的pH值增加；当阴极板上的铜不再增加的时候，将阴极板取出，然后将附在阴极板上的铜剥离回收，这些铜结构致密、呈块状、略带脆性；经过处理后的含铜液所含铜离子的浓度很低，可以将直接排放到污水处理站进行处理。
运用本发明的电解用复合添加剂，电解效率能达到90％以上。
实施例2：
采用本发明的电解用复合添加剂在温度为25℃的条件下电解硫酸铜废液2000L，其中铜含量为9.8g/L。
本发明的电解用复合添加剂的原料包括以下组分：
将上述电解用复合添加剂加入至1L水中搅拌均匀得到电解用复合添加剂的水溶液。
具体电解装置同实施例1。
理论产铜为19.6Kg。
在电流密度为300A/m2的条件下，往废液中加入上述电解用复合添加剂的水溶液进行电解后，实际得到的铜的产量为19.08Kg，此时的电流效率为97.2％，此时废液中铜的含量为0.8g/L。
实施例3：
采用本发明的电解用复合添加剂在温度为25℃的条件下电解硫酸铜废液2000L，其中铜含量为9.8g/L。
本发明的电解用复合添加剂的原料包括以下组分：
将上述电解用复合添加剂加入至1L水中搅拌均匀得到电解用复合添加剂的水溶液。
具体电解装置同实施例1。
理论产铜为19.6Kg。
在电流密度为300A/m2的条件下，往废液中加入上述电解用复合添加剂的水溶液进行电解后，实际得到的铜的产量为18.89Kg，此时的电流效率为96.4％，此时废液中铜的含量为1g/L。
实施例4：
采用本发明的电解用复合添加剂在温度为25℃的条件下电解硫酸铜废液2000L，其中铜含量为8.8g/L。
本发明的电解用复合添加剂的原料包括以下组分：
将上述电解用复合添加剂加入至1L水中搅拌均匀得到电解用复合添加剂的水溶液。
具体电解装置同实施例1。
理论产铜为17.6Kg。
在电流密度为300A/m2的条件下，往废液中加入上述电解用复合添加剂的水溶液进行电解后，实际得到的铜的产量为16.21Kg，此时的电流效率为92.1％，此时废液中铜的含量为0.9g/L。
实施例5：
用本发明的电解用复合添加剂在温度为25℃的条件下电解硫酸铜废液2000L，其中铜含量为9.7g/L。
本发明的电解用复合添加剂的原料包括以下组分：
将上述电解用复合添加剂加入至1L水中搅拌均匀得到电解用复合添加剂的水溶液。
具体电解装置同实施例1。
理论产铜为19.4Kg。
在电流密度为300A/m2的条件下，往废液中加入上述电解用复合添加剂的水溶液进行电解后，实际得到的铜的产量为18.49Kg，此时的电流效率为95.3％，此时废液中铜的含量为0.97g/L。
实施例6：
用本发明的电解用复合添加剂在温度为25℃的条件下电解硫酸铜废液2000L，其中铜含量为9.3g/L。
将上述电解用复合添加剂加入至1L水中搅拌均匀得到电解用复合添加剂的水溶液。
具体电解装置同实施例1。
理论产铜为18.6Kg。
在电流密度为300A/m2的条件下，往废液中加入上述电解用复合添加剂的水溶液进行电解后，实际得到的铜的产量为17.69Kg，此时的电流效率为95.1％，此时废液中铜的含量为1g/L。
实施例7：
采用本发明的电解用复合添加剂在温度为25℃的条件下电解棕化废液2000L，其中铜含量为37.4g/L。
本发明的电解用复合添加剂的原料包括以下组分：
将上述电解用复合添加剂加入至1L水中搅拌均匀得到电解用复合添加剂的水溶液。
具体电解装置同实施例1。
理论产铜为74.8Kg。
在电流密度为300A/m2的条件下，往废液中加入上述电解用复合添加剂的水溶液进行电解后，实际得到的铜的产量为72.9Kg，此时的电流效率为97.4％，此时废液中铜的含量为0.95g/L。
实施例8：
采用本发明的电解用复合添加剂在温度为25℃的条件下电解硝酸铜废液2000L，其中铜含量为45g/L。
本发明的电解用复合添加剂的原料包括以下组分：
将上述电解用复合添加剂加入至1L水中搅拌均匀得到电解用复合添加剂的水溶液。
具体电解装置同实施例1。
理论产铜为90Kg。
在电流密度为300A/m2的条件下，往废液中加入上述电解用复合添加剂的水溶液，控制硝酸浓度控制在1mol/L以内，进行电解后，实际得到的铜的产量为87.6Kg，此时的电流效率为97.3％，此时废液中铜的含量为0.75g/L。
上述硝酸浓度可以通过加碱中和或者用可溶性铜阳极或者可以加水进行稀释或者可以向电解池中通入空气等方式进行控制，从而大大降低硝酸与电解出来的铜反应生成硝酸铜的可能性。
实施例9：
采用本发明的电解用复合添加剂在温度为25℃的条件下电解硫酸铜与棕化液的混合废液2000L，其中铜含量为53.3g/L。
本发明的电解用复合添加剂的原料包括以下组分：
将上述电解用复合添加剂加入至1L水中搅拌均匀得到电解用复合添加剂的水溶液。
具体电解装置同实施例1。
理论产铜为106.6Kg。
在电流密度为450A/m2的条件下，往废液中加入上述电解用复合添加剂的水溶液进行电解后，实际得到的铜的产量为104.9Kg，此时的电流效率为98.4％，此时废液中铜的含量为0.7g/L。
实施例10：
采用本发明的电解用复合添加剂在温度为25℃的条件下电解硫酸铜、棕化液以及硝酸铜的混合废液2000L，其中铜含量为67.5g/L。
本发明的电解用复合添加剂的原料包括以下组分：
将上述电解用复合添加剂加入至1L水中搅拌均匀得到电解用复合添加剂的水溶液。
具体电解装置同实施例1。
理论产铜为135Kg。
在电流密度为450A/m2的条件下，往废液中加入上述电解用复合添加剂的水溶液，控制硝酸浓度控制在1mol/L以内，进行电解后，实际得到的铜的产量为132.3Kg，此时的电流效率为98％，此时废液中铜的含量为0.8g/L。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电解用复合添加剂，其特征在于：原料包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的电解用复合添加剂，其特征在于：原料包括以下组分：
3.根据权利要求2所述的电解用复合添加剂，其特征在于：原料包括以下组分：
4.根据权利要求1-3任意一项所述的电解用复合添加剂，其特征在于：原料还包括以下组分：
5.根据权利要求4所述的电解用复合添加剂，其特征在于：原料包括以下组分：
6.根据权利要求1或2或3或5所述的电解用复合添加剂，其特征在于：原料还包括以下组分：
7.根据权利要求6所述的电解用复合添加剂，其特征在于：原料包括以下组分：
8.根据权利要求6所述的电解用复合添加剂，其特征在于：原料包括以下组分：
9.根据权利要求6所述的电解用复合添加剂，其特征在于：原料包括以下组分：
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