CN106044965B - 一种电镀废水中重金属回收装置及其回收方法 - Google Patents

一种电镀废水中重金属回收装置及其回收方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种电镀废水中重金属回收装置，包括由处理单元构成的装置本体，处理单元内设置有阳极浓缩池和阴极浓缩池，阳极浓缩池的内侧设置有阳极膜，阴极浓缩池的内侧设置有阴极膜，阳极膜与阴极膜之间形成电镀废液通道，该电镀废液通道上连接有传输泵，阳极浓缩池内设置有阳极板，阴极浓缩池内设置有阴极板，阳极板、阴极板经导线对应的与直流电源的正极、负极相连接；阳极膜为阴离子交换膜，阴极膜为阳离子交换膜，或者阳极膜和阴极膜均为多孔介质膜。其结构简单，使用方便，回收时，根据待处理的电镀废水中的元素成份，选择膜的使用，使从电镀废液通道流过的废液进行电解处理或者电渗析处理，从而达到重金属回收的目的，回收方法简单。

Description

一种电镀废水中重金属回收装置及其回收方法
技术领域
本发明涉及电镀废水处理技术领域，尤其指的是对电镀废水中重金属的回收，具体地说是一种电镀废水中重金属回收装置及其回收方法。
背景技术
在我国约有电镀厂15000个,年均电镀废水排放量高达40亿吨,占总工业废水排放量的1/6,但其中约有50%的电镀废水未达到国家排放标准。因此，如何去除或降低电镀污泥中的重金属含量已成为城市污泥处置和资源化必须解决的问题。
在现有技术中，电镀废水重金属治理方法主要包括：化学法、生物法、物化法和电化学法四种。其中化学法包括:沉淀法、氧化法、还原法、中和法和气浮法；生物法包括:生物絮凝法、生物吸附法和生物化学法；物化法包括离子交换法、膜分离法、吸附法和蒸发浓缩法；电化学法包括原电池法、电渗析法、电凝聚气浮法、电化学氧化法和电化学还原法。
电动修复技术是一种能够有效去除污染物的技术，它具有试剂用量少、操作简单、去除效率高、处理时间短、能同时去除几种重金属等优点，对于容重大、孔隙度低和渗透率低的污染物介质也具有较好的修复效果。然而，虽然电动修复技术可以应用于重金属污染水体的治理，具体到对电镀废水中重金属的去除方面，该技术还需进一步的研究、完善。
现有专利号为：201320253757.2，名称为：“一种电镀废水中重金属的回收装置”的专利公开了一种电镀废水中重金属的回收装置，它包括回收装置本体、阳极导电板及阴极导电板，回收装置本体一端开有进液口，另一端开有出液口，且回收装置本体内设置有隔板，隔板上开有溢流槽，其上端设置有支撑板，回收装置本体上部的左右两端分别设置有第一导电座、第二导电座，所述第二导电座与阴极导电板的一端电连接，阴极导电板的另一端可拆卸的与支撑板连接，第一导电座与阳极导电板电连接，阳极导电板安装于回收装置本体内的安装支座上。该回收装置采用电解法对电镀废水进行处理，但是由于电镀废水中所含的重金属元素种类繁多，有Cu、Sn、Ni、Hg、Cd、Pb等，因此仅采用电解法其处理效果有限。
另有专利号为201310161883.X，名称为：“回收电镀废水中重金属的方法和设备”的专利公开一种回收电镀废水中重金属的方法和设备，该方法包括以下步骤：(1)将电镀废水进行离子交换树脂处理，使电镀废水中的重金属离子吸附于离子交换树脂上；(2)用再生剂洗脱吸附于离子交换树脂上的重金属离子，得到再生液；(3)采用旋流电解技术电解再生液，使重金属于负电极上析出。该设备包括树脂交换处理单元和电解回收处理单元，所述电解回收处理单元包括旋流电解器和控制液体流速的回流装置。其通过先经离子交换树脂处理生成再生液，再进行电解处理的方式来处理电镀废水，并引入了旋流电解技术，提高了废水的处理效果，但是其设备复杂，处理、维护成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供结构简单，使用方便，能够有效实现重金属收集的一种电镀废水中重金属回收装置，其收集方法简单，根据所含重金属元素的不同选择电解处理或者电渗析处理。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种电镀废水中重金属回收装置，包括由处理单元构成的装置本体，处理单元内设置有阳极浓缩池和阴极浓缩池，阳极浓缩池的内侧设置有阳极膜，阴极浓缩池的内侧设置有阴极膜，阳极膜与阴极膜之间形成电镀废液通道，该电镀废液通道上连接有传输泵，阳极浓缩池内设置有阳极板，阳极板经导线与直流电源的正极相连接，阴极浓缩池内设置有阴极板，阴极板经导线与直流电源的负极相连接；阳极膜为阴离子交换膜，阴极膜为阳离子交换膜，或者阳极膜和阴极膜均为多孔介质膜。
优化的技术措施还包括：
上述的阳极膜和阴极膜采用履带式结构。
上述的阳极板和阴极板为转盘式结构。
上述的阳极板与所述阴极板之间的距离为5mm以下。
上述的阳极板与所述阴极板之间的距离为2mm至4mm。
上述的阳极膜与阴极膜的距离为3mm以下。
上述的阳极膜与阴极膜的距离为0.3mm至2mm。
上述的处理单元并联设置。
上述的直流电源的电压为14.5V。
一种电镀废水中重金属回收装置的回收方法：包括以下步骤：
步骤一：根据待处理的电镀废水中的重金属元素成份，选择使用阴离子交换膜和阳离子交换膜，或者多孔介质膜；
步骤二：电镀废水在传输泵的作用下，沿电镀废液通道流动；
步骤三：电镀废液流动过程中，通过电解作用使重金属元素透过离子交换膜在电极板上发生沉积，或者通过电渗析作用使重金属元素透过多孔介质膜在浓缩池内发生浓缩。
本发明的一种电镀废水中重金属回收装置，包括由处理单元构成的装置本体，处理单元内设置有阳极浓缩池和阴极浓缩池，阳极浓缩池和阴极浓缩池的内侧对应设置有阳极膜和阴极膜，阳极浓缩池内设置有阳极板，阴极浓缩池内设置有阴极板，阳极板和阴极板对应地与直流电源的正、负极相连接，阳极膜与阴极膜之间形成电镀废液通道，废液处理过程中，废液在电镀废液通道内流动，废液流动的动力由传输泵提供；其中，阳极膜为阴离子交换膜，阴极膜为阳离子交换膜，或者阳极膜和阴极膜均为多孔介质膜。本回收装置在总体结构不变的情况下，只需要根据所含处理废液的不同，对阳极膜和阴极膜进行选择使用，便可以实现电解处理或者电渗析处理，结构简单，使用方便。
本回收装置将电解处理和电渗析处理装置合二为一，能够减小设备成本的投入，相对应的，本回收装置可以根据需要选择电解处理或者电渗析处理，能够利用两种处理的特点，以提高回收效果。
附图说明
图1是本发明回收装置实施例一的结构示意图；
图2是本发明回收装置实施例二的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1至图2所示为本发明的结构示意图，
其中的附图标记为：阳极浓缩池1、阴极浓缩池2、阳极膜3、阴极膜4、电镀废液通道5、液体进口5a、液体出口5b、传输泵6、阳极板7、阴极板8、直流电源9、导线91。
实施例一，如图1所示，
一种电镀废水中重金属回收装置，包括由处理单元构成的装置本体，处理单元内设置有阳极浓缩池1和阴极浓缩池2，阳极浓缩池1的内侧设置有阳极膜3，阴极浓缩池2的内侧设置有阴极膜4，阳极膜3与阴极膜4之间形成电镀废液通道5，该电镀废液通道5上连接有传输泵6，阳极浓缩池1内设置有阳极板7，阳极板7经导线91与直流电源9的正极相连接，阴极浓缩池2内设置有阴极板8，阴极板8经导线91与直流电源9的负极相连接；阳极膜3为阴离子交换膜，阴极膜4为阳离子交换膜，或者阳极膜3和阴极膜4均为多孔介质膜。
处理单元并联设置，回收装置设置有由发泡树脂制成的外框架。
本回收装置在整体结构不变的情况下，通过对阳极膜3和阴极膜4的选择，能够实现废液的电解处理或者电渗析处理。当阳极膜3为阴离子交换膜，阴极膜4为阳离子交换膜时，进行电解处理；当阳极膜3和阴极膜4均为多孔介质膜时，进行电渗析处理。
实施例二，如图2所示，
本实施例中的回收装置与实施例一中的回收装置结构相似，所不同的是，本实施例中，阳极膜3和阴极膜4采用履带式结构。这样，当膜使用一段时间，其处理能力下降后，通过履带式结构的转动更换上一段新的膜即可。
阳极板7和阴极板8为转盘式结构。这样使极板的一部分浸泡在浓缩池的溶液中，当极板上富集了较多的金属时，便可以通过转动转盘式结构的极板，使极板的新的部分进入浓缩池内继续进行处理，简单、方便。
实施例中，阳极板7与所述阴极板8之间的距离控制在5mm以下。阳极板7与所述阴极板8之间的距离控制在2mm至4mm为最佳。
实施例中，阳极膜3与阴极膜4的距离控制在3mm以下。阳极膜3与阴极膜4的距离为控制在0.3mm至2mm为最佳。
实施例中，电镀废液通道5的两端对应设置有液体进口5a和液体出口5b。
实施例中，直流电源9的电压为14.5V。
一种电镀废水中重金属回收装置的回收方法：包括以下步骤：
步骤一：根据待处理的电镀废水中的重金属元素成份，选择使用阴离子交换膜和阳离子交换膜，或者多孔介质膜；
步骤二：电镀废水在传输泵6的作用下，沿电镀废液通道5流动；
步骤三：电镀废液流动过程中，通过电解作用使重金属元素透过离子交换膜在电极板上发生沉积，或者通过电渗析作用使重金属元素透过多孔介质膜在浓缩池内发生浓缩。
工作原理：
根据阳极膜3和阴极膜4的不同，对电镀废液通道5流动的废液进行电解处理或者电渗析处理。
当阳极膜3为阴离子交换膜，阴极膜4为阳离子交换膜时，进行电解处理；电解时，溶液中带正电荷的正离子穿过阳离子交换膜(阴极膜4)迁移到阴极，并与电子结合，变成中性的元素或分子，并在阴极板8上富集、沉积；而带负电荷的负离子则穿过阴离子交换膜(阳极膜3)迁移到阳极，给出电子，变成中性元素或分子，在阳极板7上富集、沉积。
电解过程中，还能对氰化物进行分解，电解时，在阳极发生如下反应：
CN- + 2OH-=OCN- + H2O + 2e
其中CN-失去两个电子，被氧化为无毒的氰酸根。氰化物在酸性条件下会变成氢氰酸(HCN)挥发出来，剧毒，吸入致命，因此含氰化物的废液处理要严格控制在碱性条件下进行。
当阳极膜3和阴极膜4均为多孔介质膜时，进行电渗析处理；电渗析时，利用电场的作用，强行将离子向电极板处(浓缩池)吸引：正离子向阴极浓缩池2移动，负离子向阳极浓缩池1移动；在电渗析过程中，元素离子透过多孔介质膜在浓缩池发生浓缩，浓缩池内溶液浓度增加，而阳极膜3和阴极膜4之间的离子浓度则下降。
电渗析时，磷酸根带负电会向阳极浓缩池1移动、浓缩，从而能够实现对磷酸的回收。
本发明的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。

Claims (1)

1.一种电镀废水中重金属回收装置，包括由处理单元构成的装置本体，所述的处理单元内设置有阳极浓缩池(1)和阴极浓缩池(2)，所述的阳极浓缩池(1)的内侧设置有阳极膜(3)，所述的阴极浓缩池(2)的内侧设置有阴极膜(4)，所述的阳极膜(3)与阴极膜(4)之间形成电镀废液通道(5)，该电镀废液通道(5)上连接有传输泵(6)，所述的阳极浓缩池(1)内设置有阳极板(7)，所述的阳极板(7)经导线(91)与直流电源(9)的正极相连接，所述的阴极浓缩池(2)内设置有阴极板(8)，所述的阴极板(8)经导线(91)与直流电源(9)的负极相连接；所述的阳极膜(3)为阴离子交换膜，所述的阴极膜(4)为阳离子交换膜，或者所述的阳极膜(3)和阴极膜(4)均为多孔介质膜；其特征是：所述的处理单元并联设置，回收装置设置有由发泡树脂制成的外框架；所述的阳极膜(3)和阴极膜(4)采用履带式结构，当膜使用一段时间，其处理能力下降后，通过履带式结构的转动更换上一段新的膜即可；所述的阳极板(7)和阴极板(8)为转盘式结构，这样使极板的一部分浸泡在浓缩池的溶液中，当极板上富集了较多的金属时，便可以通过转动转盘式结构的极板，使极板的新的部分进入浓缩池内继续进行处理；所述的阳极板(7)与所述阴极板(8)之间的距离为2mm至4mm；所述的阳极膜(3)与阴极膜(4)的距离为0.3mm至2mm；所述的直流电源(9)的电压为14.5V。
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