CN109809600A - 快速处理化学镍老化液的装置 - Google Patents

Abstract

一种体积小、处理效果好且可投放于化学镀镍废水收集现场的用于快速处理化学镍老化液的装置。包括盛放化学镀镍废水的槽体，槽体内设有对化学镀镍废水进行加热的加热区和并列设置的多组电解槽；每组电解槽包括依次设置的分别安装有阴极的阴极区和安装有阳极的阳极区，在阴极与阳极之间设有其上具有若干通孔的过水网板，在组间隔板的上部或下部以及热电隔板的上部设有可使废水流过的过水窗孔；在槽体之外还设有循环泵。其可增大电解效率，再通过外置的循环系统进行多次内循环，在槽体内有限空间的限制下大大增加电解反应时间，进一步提高电解效率。其可使镍回收率高达99％以上，又可使处理后的废水大大降低污染物镍的浓度，减轻后续环保压力。

Description

快速处理化学镍老化液的装置

技术领域

本发明涉及一种快速处理化学镍老化液的装置，尤其涉及一种槽式阴阳极分区式电解催化处理快速处理化学镍老化液的装置。

背景技术

在化学镀镍工艺生产过程中，化学镀镍液使用6-9个周期后，溶液会老化形成化学镀镍废液而被排放。该废液成分复杂，含高浓度的镍(4000-6000mg·L^-1) 和磷酸盐(20,000-60,000mg·L^-1)，且由于大量络合剂、缓冲剂等有机物的存在使该废液COD浓度超过20,000mg·L^-1，致使其处理困难且成本高。据统计，我国PCB行业每年化学镀镍废液排放量可达10万吨。重金属镍具有致癌和致敏作用，重金属镍及其化合物已被列为优先控制污染物，同时也是一种短缺昂贵的金属资源，因此，无论从绿色环保角度，还是从资源循环利用的角度，回收化学镍镀液废液中的镍具有非常重要的现实意义。

随着环保税的推行，企业传统污水处理工艺无法满足日益严格的环保要求，为解决环保问题，大部分企业选择委托具有资质的环保公司运走，对企业来说高昂的处理成本加大企业负担。此外，现有化学镀镍废液处理技术均以水污染控制为目的，镍资源回收利用率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种体积小、处理效果好且可投放于化学镀镍废水收集现场的用于快速处理化学镍老化液的装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明的用于快速处理化学镍老化液的装置，包括盛放化学镀镍废水的槽体，其特征在于：由所述槽体的废水进水口至废水排水口依次设有对所述化学镀镍废水进行加热的加热区和并列设置的多组电解槽，加热区与第一组电解槽之间由热电隔板分割，相邻两组电解槽之间由组间隔板分割；每组电解槽包括依次设置的分别安装有阴极的阴极区和安装有阳极的阳极区，在阴极与阳极之间设有其上具有若干通孔的过水网板，在所述组间隔板的上部或下部以及热电隔板的上部设有可使废水流过的过水窗孔，由奇数组电解槽至偶数组电解槽的组间隔板上的过水窗孔设于该组间隔板的下部，由偶数组电解槽至奇数组电解槽的组间隔板上的过水窗孔设于该组间隔板的上部；在废水进水口侧的槽壁上设有循环水进口，在废水排水口侧的槽壁上设有循环水出口，在所述槽体之外还设有连接于所述循环水进口与循环水出口之间的循环泵。

所述多组电解槽中至少有一组电解槽使用的阴极为网篮式阴极或者为缠绕式阴极；所述网篮式阴极由铁、铜或钛所制的中空的网篮和填充在该网篮内的呈球状、椭圆状、条状或块状的不锈钢丝构成，所述缠绕式阴极由钛框架和缠绕在该钛框架外表面上的铁丝网带构成；所述阳极为表面设有Ti基RuO₂涂层的电极板；在阴极与阳极的顶端两侧均设有可与电源相接的耳板，通过将耳板卡置于设置在所述槽体侧边上的卡槽将阴极和阳极分别悬挂在阴极区和阳极区内。

所述多组电解槽中采用的阴极由所述网篮式阴极和缠绕式阴极混搭设置。

所述铁丝网带缠绕密度为20-100kg/m³。

所述组间隔板、热电隔板和过水网板由PP材料所制。

所述槽体为矩形体，其长×宽×高为(60cm-100cm)×(30cm-60cm)× (40cm-80cm)。

本发明采用多组槽式阴阳极分区式电解催化处理装置，其可增大电解效率，再通过外置的循环系统进行多次内循环，在槽体内有限空间的约束下大大增加电解反应时间，进一步提高电解效率。其可使镍以单质的形式在阴极析出，通过0.5-2h的催化电解反应，出水的镍浓度在10mg·L^-1以下，镍回收率高达99％以上。其针对化学镀镍废水处理效果好、效率高、成本低，即能够实现镍的回收，又可使处理后的废水大大降低污染物镍的浓度，减轻后续环保压力。

附图说明

图1为本发明的装置外形示意图。

图2为图1中的装置内部结构示意图。

图3为图1中的装置缩小爆炸示意图。

图4为图1中两种组间隔板的示意图。

图5为图1中的热电隔板的示意图。

图6为图1中的过水网板的示意图。

图7为阳极示意图。

图8为网篮式阴极的示意图。

图9为缠绕式阴极的示意图。

附图标记如下：

槽体1、顶盖11、排气口12、废水进水口13、废水排水口14、循环水进口 15、循环水出口16、加热区2、热电隔板21、电解槽3、阴极区4、阴极41、网篮式阴极42、缠绕式阴极43、钛框架44、铁丝网带45、阳极区5、阳极51、组间隔板6、过水窗孔61、过水网板7、循环泵8、回流管道81、阀门9、耳板91、卡槽92、导线93、直流电源94。

具体实施方式

如图1、2、3所示，本发明的用于快速处理化学镍老化液的装置由盛放化学镀镍废水(也称化学镀镍老化液)的槽体1、安装在该槽体1内的多组电解槽 3和废水循环系统构成。

1、槽体1

为上端为敞口的中空矩形体，槽体1的长×宽×高为(60cm-100cm)× (30cm-60cm)×(40cm-80cm)，其由耐腐蚀的PP(即聚柄烯)材料所制，在其上设有顶盖11，顶盖11上设有可将槽体1内电解反应时产生的废气排出的排气口12。

废水进水口13，用于首次将化学镀镍废水注入该槽体1内的进口，其设置在槽体1一侧壁的下端部。

废水排水口14，用于将化学镀镍废水中的99％的镍回收后的废水排出的出口，其设置在与废水进水口13相对的另一侧壁的下端部。

循环水进口15，用于多次电解循环处理的废水进口，其设置在废水进水口 13侧的前后壁或侧壁的上端部。

循环水出口16，用于多次电解循环处理的废水出口，其设置在废水排水口 14侧的侧壁的上端部。

2、加热区2

在槽体1内设有加热区2。

加热区2，设置在废水进水口13侧，其用于对进入该区的废水进行加热以利于废水中的镍被电解还原。加热的方式有多种(如铁氟龙、石英加热管、不锈钢)，本发明是通过在加热区2内设置加热丝实现的，在加热区2内设有温度探头，通过采集加热区2内的温度，实现温度的自动控制。

将收集的化学镍废水的pH调节至7.5-9.0之间，经废水进水口13注入加热区2内，将废水加热至反应的最适温度75-90℃，通常，本发明将废水加热至80℃。

3、电解槽3

在槽体1内紧邻加热区2并列设置多组电解槽3，最好为偶数组，如2、4、 6组电解槽3等。

每组电解槽3由阴极区4和阳极区5组成，由废水进水口13至废水排水口 14方向，多组电解槽3中阴极区4和阳极区5的排列，本发明采用阴极区4、阳极区5、阴极区4、阳极区5次序排列。

每组电解槽3由前后(靠近废水进水口13为前，远离废水进水口13为后，下同)两块隔板和槽体1的槽壁围合构成，在两块隔板之间设置一块过水网板7 将电解槽3分割为阴极区4和阳极区5。

如图6所示，过水网板7上设置有若干个过水孔，其作用一，便于废水由阴极区4流入阳极区5，作用二，既防止阴极41与阳极51间短路，又不妨碍废水中阴阳离子的移动。

如图4、5所示，所述隔板分为热电隔板21和组间隔板6两种，其均由PP 材料所制。

热电隔板21，用于分割加热区2与第一组电解槽3，其设置在加热区2与第一组电解槽3之间，在热电隔板21的上端部设有可使废水流过的条状孔，简称过水窗孔61。

组间隔板6，用于分割相邻两组电解槽3，其为相邻两组电解槽3共用的隔板。在组间隔板6上也设有所述的过水窗孔61。

为了使槽体1中的废水流动的行程变长，在有限的空间内加大反应时间，组间隔板6上的过水窗孔61设置的位置分两种，分别设置于组间隔板6的上端部和下端部。由奇数组电解槽3至偶数组电解槽3的组间隔板6上的过水窗孔 61设于该组间隔板6的下部，由偶数组电解槽3至奇数组电解槽3的组间隔板 6上的过水窗孔61设于该组间隔板6的上部。

每组电解槽3的电流密度为150A.m^-2。

4、阴极41

在每组电解槽3的阴极区4内悬挂一个阴极41，本发明选用的阴极41有以下两种：

1)网篮式阴极42

如图8所示，网篮式阴极42由中空的网篮和填充在该网篮内的不锈钢丝网或铁丝网构成，网篮的外形为矩形体，网篮的网孔的孔径在5mm-20mm。

网蓝由铁、铜或钛材质所制，不锈钢丝网或铁丝网的形状呈球状、椭圆状、条状或块状。

2)缠绕式阴极43

如图9所示，缠绕式阴极43由呈矩形的钛框架44和缠绕在该钛框架44上的铁丝网带45构成，所述铁丝网带45缠绕密度为20-100kg/m³。

上述两种阴极具有很大的比表面积，能够为镍的沉积提供更多的位点，加速镍的析出。

3)多组电解槽3中的阴极41设置方式

a.可以采用至少一个网篮式阴极42或缠绕式阴极43与现有技术中的阴极混搭设置。

b.可以全部采用网篮式阴极42或缠绕式阴极43的设置。

c.可以采用网篮式阴极42与缠绕式阴极43混合搭配设置。

5、阳极51

如图7所示，在每组电解槽3的阳极区5悬挂一个阳极51，阳极51为表面设有Ti基RuO₂涂层的电极板。

6、安装

1)组间隔板6、热电隔板21和过水网板7

通过粘接剂将其固定在槽体1内，也可以通过螺钉将其固接在槽体1内。

2)阴极41与阳极51的安装

在阴极41与阳极51的顶端的一侧或两侧设有向槽体1外延伸的凸条或凸块，简称耳板91，相应的，在槽体1的顶端口的槽壁上开设有卡槽92，阴极41 和阳极51以其上的耳板91卡嵌在对应的所述卡槽92内的方式悬挂在对应的阴极区4或阳极区5内。

阴极41与阳极51上的耳板91通过导线93与直流电源94上对应的电极相连。

7、循环系统

由循环泵8、回流管道81和诸多阀门9组成。

循环泵8通过回流管道81连接于循环水出口16与循环水进口15之间，其可使化学镀镍废水在槽体1内的多组电解槽3之间反复流动多次，通过0.5-2 小时的催化电解反应，使最终出水的镍浓度降低至10mg/L以下，化学镀镍废水中的镍回收率可达99％以上。

电解时，循环泵8的流速为0.5m³/h-3m³/h。

8、工作过程

1)将收集的化学镀镍废水的pH调节至7.5-9.0之间；

2)将调节好pH值的化学镀镍废水经废水进水口13泵入槽体1内；

3)将存放于加热区2内的化学镀镍废水加热至反应的最适温度80℃；

4)接通电源进行催化电解；

5)废水连续通过多个电解槽3进行电解反应，再经循环系统循环多次。

6)电解结束后，将达标废水通过废水排水口14排放。

废水反应前后镍浓度如下表所示：

表1：进出水口水质参数记录

采用本发明的装置处理化学镀镍废水可使镍以单质的形式快速在阴极41还原，实现了镍的资源回收，每处理1吨化学镀镍老化液，耗电约80度(含循环及加热耗电量)，若电量为1元/度，则运行成本需80元，1吨化学镀镍老化液可回收镍单质5千克，目前金属镍价格约在70元/千克，则处理一吨化学镀镍老化液可获得约270元的额外收益，由此可以证明，本发明所公开的处理装置，不仅能高效解决PCB企业化学镀镍老化液的难以达标排放的问题，而且能回收高品位的镍金属单质，实现资源化和环保化。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于快速处理化学镍老化液的装置，包括盛放化学镀镍废水的槽体(1)，其特征在于：由所述槽体(1)的废水进水口(13)至废水排水口(14)依次设有对所述化学镀镍废水进行加热的加热区(2)和并列设置的多组电解槽(3)，加热区(2)与第一组电解槽(3)之间由热电隔板(21)分割，相邻两组电解槽(3)之间由组间隔板(6)分割；每组电解槽(3)包括依次设置的分别安装有阴极(41)的阴极区(4)和安装有阳极(51)的阳极区(5)，在阴极(41)与阳极(51)之间设有其上具有若干通孔的过水网板(7)，在所述组间隔板(6)的上部或下部以及热电隔板(21)的上部设有可使废水流过的过水窗孔(61)，由奇数组电解槽(3)至偶数组电解槽(3)的组间隔板(6)上的过水窗孔(61)设于该组间隔板(6)的下部，由偶数组电解槽(3)至奇数组电解槽(3)的组间隔板(6)上的过水窗孔(61)设于该组间隔板(6)的上部；在废水进水口(13)侧的槽壁上设有循环水进口(15)，在废水排水口(14)侧的槽壁上设有循环水出口(16)，在所述槽体(1)之外还设有连接于所述循环水进口(15)与循环水出口(16)之间的循环泵(8)。

2.根据权利要求1所述的用于快速处理化学镍老化液的装置，其特征在于：所述多组电解槽(3)中至少有一组电解槽(3)使用的阴极(41)为网篮式阴极(42)或者为缠绕式阴极(43)；所述网篮式阴极(42)由铁、铜或钛所制的中空的网篮和填充在该网篮内的呈球状、椭圆状、条状或块状的不锈钢丝构成，所述缠绕式阴极(43)由钛框架(44)和缠绕在该钛框架(44)外表面上的铁丝网带(45)构成；所述阳极(51)为表面设有Ti基RuO₂涂层的电极板；在阴极(41)与阳极(51)的顶端两侧均设有可与电源相接的耳板(91)，通过将耳板(91)卡置于设置在所述槽体(1)侧边上的卡槽(92)将阴极(41)和阳极(51)分别悬挂在阴极区(4)和阳极区(5)内。

3.根据权利要求2所述的用于快速处理化学镍老化液的装置，其特征在于：所述多组电解槽(3)中采用的阴极(41)由所述网篮式阴极(42)和缠绕式阴极(43)混搭设置。

4.根据权利要求3所述的用于快速处理化学镍老化液的装置，其特征在于：所述铁丝网带(45)缠绕密度为20-100kg/m³。

5.根据权利要求4所述的用于快速处理化学镍老化液的装置，其特征在于：所述组间隔板(6)、热电隔板(21)和过水网板(7)由PP材料所制。

6.根据权利要求5所述的用于快速处理化学镍老化液的装置，其特征在于：所述槽体(1)为矩形体，其长×宽×高为(60cm-100cm)×(30cm-60cm)×(40cm-80cm)。