CN109055983B - 一种电镀含金废水的回收工艺和装置 - Google Patents

一种电镀含金废水的回收工艺和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电镀含金废水的回收工艺和装置，通过在阴极室内紧密嵌套设置碳纤维阴极柱，碳纤维阴极柱的比表面积高达1000m2/g，提升电积效率；并且通过设置碳纤维阴极柱紧密嵌套于阴极室内，使得溶液均匀流过电极，减少浓差极化的影响；在阳极室和阴极室之间设置的阳离子膜，使Au(CN)2 ‑只能在阴极室流动，加快阴极反应，提高电积效率；在阳极室加入亚硫酸钠和氢氧化钠的混合溶液作为阳极电解液，电积过程中，亚硫酸钠被氧化生产硫酸钠，不会产生气体，操作环境好；本发明所述装置，经过7天电积操作后，检测废液中金含量降低到0.1ppm，电积效率高，电积周期短。

Description

一种电镀含金废水的回收工艺和装置
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种电镀含金废水的回收工艺和装置。
背景技术
电镀废水主要来源于电镀工业生产过程中，清洗镀件表面而产生的大量废水。对于氰化电镀的含金废水，通常金含量约0.2-0.5mg/L，并含有剧毒的氰化钠，传统处理方式通常采用锌置换工艺，用锌粉置换获得金泥。然而上述方法的主要问题是需要加入大量的锌粉，置换出来的金泥纯度低，还需要硝酸去除多余的锌粉，并产生大量的含锌废水。
中国专利文献CN103320813A公开了一种旋流电积槽装置，包括阴极筒、阳极筒和绝缘密封管，所述阴极筒和阳极筒同轴设置，阴极筒在内，阳极筒在外，绝缘密封管和阳极筒呈上下一体状；在所述阳极筒下面设有进液口，上面设有出液口，该进液口和出液口分列于阳极筒的两侧；在所述绝缘密封管上设有溢流口和排气口，该溢流口在下，排气口在上；电积液从阳极筒的进液口进入阴极筒外周壁和阳极筒内周壁之间的电积槽中旋流电积，目标金属产品沉积附着在阴极筒的外壁。中国专利文献CN103361673A公开了一种钛筒电解机，包括阳极穿孔钛管、阴极钛筒、含金废液储槽，所述阳极穿孔钛管、阴极钛筒构成电解槽，电解槽通过管路连接到含金废液储槽，含金废液储槽底部通过管路连接到电解槽的阳极穿孔钛管；所述含金废液储槽底部连接电解槽的管路上依次接入循环泵、调节阀门、流量计；所述阴极钛筒为钛质圆桶形结构，阴极钛筒内中心位置设有钛质的阳极穿孔钛管，阳极穿孔钛管为空心且侧壁设有穿孔的圆形结构，所述阴极钛筒顶端通过封盖密封。
然而，上述两种电解装置，用于电镀含金废水处理时，电积过程中阳极都会产生气体，操作环境差，电积效率仍达不到一步回收的要求。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种电积过程不产生气体、电积效率高、电积周期短的电镀含金废水的回收工艺和装置。
本发明所采用的技术方案为：
一种电镀含金废水的回收装置，包括电解槽和含金废液储槽，所述电解槽包括电源、阴极室、阳极室和位于阳极室和阴极室之间的阳离子膜，所述阴极室内紧密嵌套设置碳纤维阴极柱，所述阳极室内设置阳极板，所述含金废液储槽的底部和顶部分别通过管路连接到电解槽阴极室的底部和顶部，所述合金废液储槽底部连接电解槽的管路上设置阴极液循环泵。
所述碳纤维阴极柱为蜂窝状碳纤维阴极柱，所述蜂窝状碳纤维阴极柱沿中心轴线方向贯穿设置多个蜂窝孔。
所述蜂窝孔的长径比为180:1-220:1；
所述蜂窝孔的孔径与所述碳纤维阴极柱的直径之比为1:100-1:50。
所述阴极室为圆柱状阴极室，所述蜂窝状碳纤维阴极柱与所述圆柱状阴极室为同轴设置。
所述阳离子膜为磺酸型阳离子交换树脂膜。
所述阳极板为不锈钢材料，所述阳极板平行设置四个。
所述阳极室为圆柱状阳极室。
一种电镀含金废水的回收工艺，包括如下步骤：
(S1)在所述阴极液循环泵作用下，电镀含金废水在所述含金废液储槽内与阴极室之间循环；开启电源后，在所述阴极室的碳纤维阴极柱发生如下阴极反应：
Au(CN)2 -+e＝Au+2CN-
(S2)所述阳极室内加入亚硫酸钠和氢氧化钠的混合溶液，在所述阳极室的阳极板发生如下阳极反应：
SO3 2-+2OH--2e＝SO4 2-+H2O
(S3)电积完成后，取出所述碳纤维阴极柱，放入王水中将金粉浸出，之后从王水中提纯黄金。
步骤(S2)中，所述亚硫酸钠和氢氧化钠的混合溶液中，亚硫酸钠的质量分数为8-12％，氢氧化钠的质量分数为0.5-1.5％。
本发明的有益效果为：
本发明所述的电镀含金废水的回收装置，通过在阴极室内紧密嵌套设置碳纤维阴极柱，碳纤维阴极柱的比表面积高达1000m2/g，相比现有技术中使用钛、不锈钢作为阴极材料，极大地增加了阴极的比表面积，提升电积效率；再者，碳纤维阴极柱具有较好的吸附效果，使金粉能够更好地沉积在阴极上；通过设置碳纤维阴极柱紧密嵌套于阴极室内，在循环泵的强制推动下，溶液沿着蜂窝孔道流动，改善阴极和溶液的接触效果，也提高了电积效率；并且通过设置碳纤维阴极柱紧密嵌套于阴极室内，使得溶液均匀流过电极，减少浓差极化的影响。
本发明在阳极室和阴极室之间设置的阳离子膜，只允许Na+、H+等阳离子通过，各种带负电的阴离子，如Au(CN)2 -、CN-、OH-、SO3 2-、SO4 2-等无法通过隔膜，从而Au(CN)2 -只能在阴极室内循环流动，不能在电流作用下流向阳极，使Au(CN)2 -只能在阴极室流动，加快阴极反应，提高电积效率。
本发明的阳极室内，通过加入亚硫酸钠和氢氧化钠的混合溶液作为阳极电解液，电积过程中，亚硫酸钠被氧化生产硫酸钠，不会产生气体，有效避免现有技术中采用氢氧化钠、氯化钠作为阳极电积液时，氢氧根被氧化会有氧气逸出系统，而气体通常会夹带一些溶液，使得操作环境变差。
本发明所述装置经过7天电积操作后，检测废液中金含量降低到0.1ppm；而现有技术中的旋流电积方式，经过10天电积，溶液中金含量降到10ppm左右；而板式电积经过10天电积，溶液中金含量只能降到50ppm，可见，本发明的电积效率高，提金效率大幅提高，操作周期也显著缩短。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1提供的电镀含金废水的回收装置；
图中：1-含金废液储槽，2-阴极液循环泵，3-阴极室，4-蜂窝状碳纤维阴极柱，5-电源，6-磺酸型阳离子交换树脂膜，7-阳极室，8-阳极板。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种电镀含金废水的回收装置，如图1所示，包括电解槽和含金废液储槽1，所述电解槽包括电源5、阴极室3、阳极室7和位于阳极室7和阴极室3之间的阳离子膜，本实施例所述阳离子膜为磺酸型阳离子交换树脂膜6。
所述阴极室3内紧密嵌套设置蜂窝状碳纤维阴极柱4，所述蜂窝状碳纤维阴极柱4沿中心轴线方向贯穿设置多个蜂窝孔，本实施例中，所述阴极室3为圆柱状阴极室，所述蜂窝状碳纤维阴极柱4与所述圆柱状阴极室为同轴设置；所述蜂窝孔的长径比为200:1，所述蜂窝孔的孔径与所述碳纤维阴极柱的直径之比为3:200。
所述阳极室7为圆柱状阳极室，所述阳极室7内设置平行设置四个阳极板8，所述阳极板8为不锈钢材料，所述含金废液储槽1的底部和顶部分别通过管路连接到电解槽阴极室3的底部和顶部，所述合金废液储槽底部连接电解槽的管路上设置阴极液循环泵2。
进一步，本实施例提供一种基于所述装置的电镀含金废水的回收工艺，包括如下步骤：
(S1)在所述阴极液循环泵2作用下，电镀含金废水在所述含金废液储槽1内与阴极室3之间循环；开启电源5后，在所述阴极室3的蜂窝状碳纤维阴极柱4发生如下阴极反应：
Au(CN)2 -+e＝Au+2CN-
(S2)所述阳极室7内加入亚硫酸钠和氢氧化钠的混合溶液，所述亚硫酸钠和氢氧化钠的混合溶液中，亚硫酸钠的质量分数为10％，氢氧化钠的质量分数为1％；在所述阳极室7的阳极板8发生如下阳极反应：
SO3 2-+2OH--2e＝SO4 2-+H2O
(S3)经过7天电积操作后，检测废液中金含量降低至0.1ppm。电积完成后，排尽阴极室3中的废液，打开阴极槽，取出所述蜂窝状碳纤维阴极柱4，放入王水中将金粉浸出，之后从王水中提纯黄金。所述蜂窝状碳纤维阴极柱4清洗干净后，返回使用。阳极室7中的溶液每次电积完成后进行更换。
实施例2
本实施例提供一种电镀含金废水的回收装置，包括电解槽和含金废液储槽1，所述电解槽包括电源5、阴极室3、阳极室7和位于阳极室7和阴极室3之间的磺酸型阳离子交换树脂膜6。
所述阴极室3内紧密嵌套设置蜂窝状碳纤维阴极柱4，所述蜂窝状碳纤维阴极柱4沿中心轴线方向贯穿设置多个蜂窝孔，本实施例中，所述阴极室3为圆柱状阴极室，所述蜂窝状碳纤维阴极柱4与所述圆柱状阴极室为同轴设置；所述蜂窝孔的长径比为180:1，所述蜂窝孔的孔径与所述碳纤维阴极柱的直径之比为1:100。
所述阳极室7为圆柱状阳极室，所述阳极室7内设置平行设置四个阳极板8，所述阳极板8为不锈钢材料，所述含金废液储槽1的底部和顶部分别通过管路连接到电解槽阴极室3的底部和顶部，所述合金废液储槽底部连接电解槽的管路上设置阴极液循环泵2。
进一步，本实施例提供一种基于所述装置的电镀含金废水的回收工艺，包括如下步骤：
(S1)在所述阴极液循环泵2作用下，电镀含金废水在所述含金废液储槽1内与阴极室3之间循环；开启电源5后，在所述阴极室3的蜂窝状碳纤维阴极柱4发生如下阴极反应：
Au(CN)2 -+e＝Au+2CN-
(S2)所述阳极室7内加入亚硫酸钠和氢氧化钠的混合溶液，所述亚硫酸钠和氢氧化钠的混合溶液中，亚硫酸钠的质量分数为8％，氢氧化钠的质量分数为0.5％；在所述阳极室7的阳极板8发生如下阳极反应：
SO3 2-+2OH--2e＝SO4 2-+H2O
(S3)经过7天电积操作后，检测废液中金含量降低至0.11ppm。电积完成后，排尽阴极室3中的废液，打开阴极槽，取出所述蜂窝状碳纤维阴极柱4，放入王水中将金粉浸出，之后从王水中提纯黄金。所述蜂窝状碳纤维阴极柱4清洗干净后，返回使用。阳极室7中的溶液每次电积完成后进行更换。
实施例3
本实施例提供一种电镀含金废水的回收装置，包括电解槽和含金废液储槽1，所述电解槽包括电源5、阴极室3、阳极室7和位于阳极室7和阴极室3之间的磺酸型阳离子交换树脂膜6。
所述阴极室3内紧密嵌套设置蜂窝状碳纤维阴极柱4，所述蜂窝状碳纤维阴极柱4沿中心轴线方向贯穿设置多个蜂窝孔，本实施例中，所述阴极室3为圆柱状阴极室，所述蜂窝状碳纤维阴极柱4与所述圆柱状阴极室为同轴设置；所述蜂窝孔的长径比为220:1，所述蜂窝孔的孔径与所述碳纤维阴极柱的直径之比为1:50。
所述阳极室7为圆柱状阳极室，所述阳极室7内设置平行设置四个阳极板8，所述阳极板8为不锈钢材料，所述含金废液储槽1的底部和顶部分别通过管路连接到电解槽阴极室3的底部和顶部，所述合金废液储槽底部连接电解槽的管路上设置阴极液循环泵2。
进一步，本实施例提供一种基于所述装置的电镀含金废水的回收工艺，包括如下步骤：
(S1)在所述阴极液循环泵2作用下，电镀含金废水在所述含金废液储槽1内与阴极室3之间循环；开启电源5后，在所述阴极室3的蜂窝状碳纤维阴极柱4发生如下阴极反应：
Au(CN)2 -+e＝Au+2CN-
(S2)所述阳极室7内加入亚硫酸钠和氢氧化钠的混合溶液，所述亚硫酸钠和氢氧化钠的混合溶液中，亚硫酸钠的质量分数为8-12％，氢氧化钠的质量分数为1.5％；在所述阳极室7的阳极板8发生如下阳极反应：
SO3 2-+2OH--2e＝SO4 2-+H2O
(S3)经过7天电积操作后，检测废液中金含量降低至0.12ppm。电积完成后，排尽阴极室3中的废液，打开阴极槽，取出所述蜂窝状碳纤维阴极柱4，放入王水中将金粉浸出，之后从王水中提纯黄金。所述蜂窝状碳纤维阴极柱4清洗干净后，返回使用。阳极室7中的溶液每次电积完成后进行更换。
对比例1
本对比例提供一种使用旋流电积槽处理电镀含金废水的方法，所述旋流电积槽的结构包括阴极筒、阳极筒和绝缘密封管，阴极筒和阳极筒同轴设置，阴极筒在内，阳极筒在外，绝缘密封管和阳极筒成上下一体状；在阳极筒下面设有进液口，上面设有出液口，该进液口和出液口分别列于阳极筒的两侧；在该绝缘密封管上设有溢流口和排气口，该溢流口在下，排气口在上；电积液从阳极筒的进液口进入阴极筒外周壁和阳极筒内周壁之间的电积槽中旋流电积，目标金属产品沉积附着在阴极筒的外壁。
进行旋流电积的具体操作如下：
在常温条件下，将电镀含金废水作为电积液，该电积液从进液口输入旋流电积槽中进行连续旋流电积，电积液在阴极筒和阳极筒之间的空间内连续、循环流动，电积液循环流量为10m3/h，阴极电流密度1000A/m3，金沉积附着于阴极筒的外壁。经过10天电积，溶液中金含量降到11ppm。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种电镀含金废水的回收装置，其特征在于，包括电解槽和含金废液储槽(1)，所述电解槽包括电源(5)、阴极室(3)、阳极室(7)和位于阳极室(7)和阴极室(3)之间的阳离子膜，所述阴极室(3)内紧密嵌套设置碳纤维阴极柱，所述阳极室(7)内设置阳极板(8)，所述含金废液储槽(1)的底部和顶部分别通过管路连接到电解槽阴极室(3)的底部和顶部，所述合金废液储槽底部连接电解槽的管路上设置阴极液循环泵(2)；
所述碳纤维阴极柱为蜂窝状碳纤维阴极柱(4)，所述蜂窝状碳纤维阴极柱(4)沿中心轴线方向贯穿设置多个蜂窝孔；
所述蜂窝孔的长径比为180:1-220:1；
所述阴极室(3)为圆柱状阴极室，所述蜂窝状碳纤维阴极柱(4)与所述圆柱状阴极室为同轴设置；
所述蜂窝孔的孔径与所述碳纤维阴极柱的直径之比为1:100-1:50；
所述阳极室(7)为圆柱状阳极室。
2.根据权利要求1所述的电镀含金废水的回收装置，其特征在于，所述阳离子膜为磺酸型阳离子交换树脂膜(6)。
3.根据权利要求1所述的电镀含金废水的回收装置，其特征在于，所述阳极板(8)为不锈钢材料，所述阳极板(8)平行设置四个。
4.一种基于权利要求1-3任一项所述装置的电镀含金废水的回收工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(S1)在所述阴极液循环泵(2)作用下，电镀含金废水在所述含金废液储槽(1)内与阴极室之间循环；开启电源(5)后，在所述阴极室的碳纤维阴极柱发生如下阴极反应： Au(CN)2 -+e＝Au+2CN-；
(S2)所述阳极室(7)内加入亚硫酸钠和氢氧化钠的混合溶液，在所述阳极室(7)的阳极板(8)发生如下阳极反应： SO3 2-+2OH--2e＝SO4 2-+H2O ；
(S3)电积完成后，取出所述碳纤维阴极柱，放入王水中将金粉浸出，之后从王水中提纯黄金。
5.根据权利要求4所述的回收工艺，其特征在于，步骤(S2)中，所述亚硫酸钠和氢氧化钠的混合溶液中，亚硫酸钠的质量分数为8-12％，氢氧化钠的质量分数为0.5-1.5％。
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