CN107298490B - 电化学反应器和电絮凝去除废水中氯离子的方法及沉淀产物和用途 - Google Patents
电化学反应器和电絮凝去除废水中氯离子的方法及沉淀产物和用途 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了电化学反应器和电絮凝去除废水中氯离子的方法及沉淀产物和用途。该电化学反应器包括一个或多个反应槽，反应槽内阳极、阴极交替放置，所述阳极为铜电极，所述阴极为惰性电极。该方法包括将待处理的废水引入上述的电化学反应器的反应槽内，使阳极和阴极浸没在废水中，在阴阳极之间施加恒定电流，并持续搅拌废水。本发明无需额外添加药剂，产生二次污染的可能性很小、反应条件温和且不受氯离子浓度范围限制，同时，反应所使用的装置简单，费用成本较低，有益于实现自动化。
Description
技术领域
本发明属于环境污染治理领域，更具体地，涉及一种电化学反应器及电絮凝去除废水中氯离子的方法。
背景技术
在工业生产和生活过程中常会产生高含氯离子的废水。当水中氯化物质量浓度达800-1000mg/L时，饮用时人就会感到水具有咸味、苦涩味。当灌溉水中氯离子质量浓度达142-355mg/L时，危害农作物的生长，氯离子质量浓度＞355mg/L时会给农业带来极严重危害。
氯离子不仅在生产过程中对管道设备有很大的腐蚀作用，未经处理排放进入水体也会对环境和人体健康造成严重威胁。
在我国，各类工业离不开锅炉，而高浓度的氯离子所造成的锅炉腐蚀会对锅炉运行带来非常严重的影响。因此高含氯废水的处理在环境治理中有着极其重要的意义。
工业上水中氯离子除去的常用方法是用水进行稀释处理，该方法在高浓度氯离子废水处理中存在诸多缺点，行之有效的生化方法也因为氯离子含量太高，抑制了微生物的生长难以进行。而采用絮凝、过滤、膜处理、蒸馏等方法处理高氯离子废水效果又较差，且成本过高，因此，在工业上并不可行。长期以来，高含氯离子废水的处理一直是环境治理中的难点之一。
电化学方法因为方法简单、处理效果好而得到广泛应用。饮用水体系中常采用电渗析或反渗析技术，需要使用价格昂贵的离子交换膜，不适合高浓度氯离子的脱除。
中国专利CN200810224669公开了一种采用电化学催化法处理高含盐、高含氯的废水的方法，该方法包括将待处理的含盐、含氯离子废水进入电化学反应器中，在反应器中加入还原态金属离子催化剂，接通反应器阴电极、阳电极上的电源，使废水中的离子及还原性物质发生氧化反应。但是该方法的催化剂投加量较大、废渣的产生量多，而且对废水的处理效果不稳定。
中国专利CN201610392863公开一种三维电吸附去除硫酸体系氯离子的方法和应用，该发明主要依靠活性炭吸附氯离子，活性碳用量大，吸附能力有限，容易吸附饱和、吸附时间长，电极容易钝化失活，这些限制了其推广应用。
中国专利CN201611243285发明了电化学反应器装置除氯，该装置阳极由难溶金属制作的网状蓝，以及填充于网状蓝内的Ru-Ti-AC催化材料组成，利用贵金属催化氧化氯离子成氯气达到除去目的，该方法电解效率高，对氯离子降解率高，但电解装置复杂，电极制备繁琐并且价格较高。
上述的氯离子去除工艺或去除剂均存在明显的缺陷。因此，开发具有工艺简单、投资和运行成本低、无二次污染的氯离子去除方法，对于工业和生活污水、以及污水回用中氯离子的处理有重要的实际意义。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中吸附剂易吸附饱和、吸附时间长，电极容易钝化失活、电解装置复杂的问题。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种电化学反应器，该电化学反应器包括一个或多个反应槽，反应槽内阳极、阴极交替放置，所述阳极为铜电极，所述阴极为惰性电极。
根据本发明，为提高脱氯效率、降低能耗，可采用多个电解槽联用的方式，例如，多个反应槽串联或并联设置。
本发明中，所述惰性电极可以采用本领域各种惰性电极，综合效果与成本，优选的，所述惰性电极为石墨电极。
本发明中，相邻两块极板的间距可以根据实际需要调整，对于小规模的废水处理，优选的，相邻两块极板的间距为4-6厘米。
使用时，阴极和阳极分别与电源的正负极连接。
本发明的第二方面提供一种电絮凝去除废水中氯离子的方法，该方法包括：将待处理的废水引入上述的电化学反应器的反应槽内，使阳极和阴极浸没在废水中，在阴阳极之间施加恒定电流，并持续搅拌废水。
本发明中，反应过程中所采用的电源为直流电源，电压为0.1-30伏，电流为0.1-5安。
优选的，反应温度为10-60℃，反应PH为6-11。
电解过程中化学反应方程式为：
阳极：Cu-2e-＝Cu2+阴极：H2O+e-＝H2+OH-
溶液中：Cu2++Cl-+OH-＝Cu2(OH)3Cl↓
本发明的方法可适用于各种氯离子含量的废水，特别适用于高氯离子含量的废水，例如氯离子的含量超过1000mg/L的废水。
本发明的第三方面提供由上述的方法制得的含Cu2(OH)3Cl的沉淀产物。
本发明的第四方面提供上述的沉淀产物作为饲料添加剂的用途。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、电解产物为废水处理过程中的絮凝剂，因此无需额外添加药剂，产生二次污染的可能性很小，可为废水重新利用创造了良好条件；
2、反应条件温和(一般在常温常压下即可进行)，且能量效率较高；
3、同时具备了气浮、絮凝及杀菌等作用；
4、反应所使用的装置简单，费用成本较低，操作工艺灵活，且可控制性强，有益于实现自动化；
6、不受氯离子浓度范围限制，使用范围宽，去除效率高；
7、由于电解过程中PH在升高，故有利于废水中能形成氢氧化物沉淀的金属离子的同步脱除。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1示出了本发明一种电化学反应器的装置示意图。
其中，1为铜电极，2为石墨电极。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
以下实施例中，采用的电化学反应器如图1所示，包括1个反应槽，反应槽内阳极、阴极交替放置，所述阳极为铜电极，所述阴极为石墨电极。相邻两块极板的间距为5厘米。
实施例1：
将氯离子浓度为2087mg/L的待处理的废水引入电化学反应器的反应槽内，使阳极和阴极浸没在废水中，在阴阳极之间施加恒定电流，并持续搅拌废水，反应过程中所采用的电源为直流电源，电压为3伏，电流为2安，反应温度为20℃，反应PH为6.8。通电2h后，氯离子浓度从2087mg/L降至350.38mg/L，PH从6.8升高到11。
实施例2：
将氯离子浓度为1200mg/L和钙离子浓度为600mg/L的待处理的废水引入电化学反应器的反应槽内，使阳极和阴极浸没在废水中，在阴阳极之间施加恒定电流，并持续搅拌废水，反应过程中所采用的电源为直流电源，电压为3伏，电流为2安，反应温度为25℃，反应PH为6.6。通电1h后，氯离子浓度从1200mg/L降至100mg/L，钙离子浓度为230mg/L，PH从6.6升高到10。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (9)
1.一种电絮凝去除废水中氯离子的方法，其特征在于，该方法包括：将待处理的废水引入电化学反应器的反应槽内，使阳极和阴极浸没在废水中，在阴阳极之间施加恒定电流，并持续搅拌废水；反应pH为6-6.8；
该电化学反应器包括一个或多个反应槽，反应槽内阳极、阴极交替放置，所述阳极为铜电极，所述阴极为惰性电极。
2.根据权利要求1所述的电絮凝去除废水中氯离子的方法，其中，多个反应槽串联或并联设置。
3.根据权利要求1或2所述的电絮凝去除废水中氯离子的方法，其中，所述惰性电极为石墨电极。
4.根据权利要求1或2所述的电絮凝去除废水中氯离子的方法，其中，相邻两块极板的间距为4-6厘米。
5.根据权利要求1所述的电絮凝去除废水中氯离子的方法，其中，反应过程中所采用的电源为直流电源，电压为0.1-30伏，电流为0.1-5安。
6.根据权利要求1所述的电絮凝去除废水中氯离子的方法，其中，反应温度为10-60℃。
7.根据权利要求1所述的电絮凝去除废水中氯离子的方法，其中，所述废水中氯离子的含量超过1000mg/L。
8.由权利要求1-7中任意一项所述的方法制得的含Cu2(OH)3Cl的沉淀产物。
9.权利要求8所述的沉淀产物作为饲料添加剂的用途。
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