CN110818038A - 一种电容去离子技术处理钛或钛合金酸洗废液的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种将电容去离子(CDI)技术应用于处理钛或钛合金酸洗废水的方法，属于环境清洁及资源回收再利用技术领域。本方法包括以下步骤：分别以聚苯胺/石墨复合电极、石墨电极为阴、阳极，组成CDI电极单元；将CDI电极单元置入待吸附的溶液中，接通电源，搅拌溶液，开始吸附过程；吸附结束后颠倒电极极性，将CDI电极单元置于去离子水中，进行脱附过程。本发明基于CDI技术应用于钛或钛合金酸洗废液吸附过程，取得了良好的吸附效果；本发明通过颠倒电极极性的方式使CDI电极再生和钛离子富集回收。

Description

一种电容去离子技术处理钛或钛合金酸洗废液的方法
技术领域
本发明属于金属或金属合金酸洗废液处理技术领域，特别涉及一种电容去离子技术处理钛或钛合金酸洗废液的方法。
背景技术
酸洗是钛及钛合金材料生产过程的关键步骤之一，常采用的浸渍酸洗法和喷射酸洗法，常用的酸为硫酸、硝酸、磷酸、盐酸或者混酸。钛及钛合金酸洗过程，常采用硝酸(25％～35％)和氢氟酸(5％～10％)的混合液体，其中氢氟酸为主要腐蚀成分。酸洗产生的废酸若直接排放，硝酸要排放60％～90％，氢氟酸要排放20％以上，不仅造成严重的环境污染，也是资源浪费。
目前，钛或钛合金酸洗废液常用的处理方法有碱中和法和络合沉淀法等。其中，碱中和法存在严重污染，还增加了大量碱的消耗；络合沉淀法存在试剂(络合剂)选择性低及消耗量大，且设备占地面积大等问题。有研究提出采用萃取法处理酸洗废液，但存在操作复杂，萃取效率不能满足生产要求等缺点；还有提出减压蒸发回收法处理酸洗废液，但是该方法在应用中存在蒸发底液无法处理，能量消耗和蒸发速度相互制约，蒸发器的材质问题难以解决等问题，限制其实用化；研究者提出膜分离法(渗析、电渗析、反渗透等技术)处理酸洗废液，这种方法操作简单但缺点是由于酸液中杂质过多会堵塞渗析膜，回收的酸浓度不高但能耗很高，装置运行时容易造成膜结垢会对环境造成二次污染，限制其用于工业生产中。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电容去离子技术处理钛或钛合金材料酸洗废液的方法，利用外加电场作用，使废液中的阴、阳离子扩散到正、负极表面并被吸附，实现废液中离子的脱除。该过程具有环境友好、能耗低、装置简易且不易腐蚀污染，操作简单等优点。采用质子掺杂的聚苯胺/石墨电极为CDI电极单元阴极，增强CDI电极在酸性溶液中的电化学特性、吸附性能及稳定性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种电容去离子技术处理钛或钛合金酸洗废液的方法，将CDI电极单元置入盛放待处理废酸溶液的吸附槽中，接通电源，搅拌，开始CDI吸附过程。
所述电源为低压直流电源，所述CDI电极单元为石墨电极为阳极、聚苯胺/石墨复合电极为阴极，电极面积为15cm2，间距1cm，其中聚苯胺/石墨电极采用电化学质子掺杂制备获得。
所述吸附槽为有机玻璃容器，所述搅拌通过磁力搅拌器完成。
所述待处理酸洗废液体积为100mL，电源电压设置为1.2V～1.4V，吸附时间为15min～30min。
待吸附过程完成之后，将CDI电极单元置于去离子水中，颠倒交换电极极性，搅拌去离子水并接通电源，进行CDI脱附过程，实现离子富集回收，及电极再生，再生时间为10min～15min。
与现有钛或钛合金酸洗废液处理技术相比，本发明的有益效果是：
CDI技术通过电吸附作用实现废酸的处理，完成废酸脱除及废液净化；
CDI技术通过颠倒电极极性，完成废液中钛离子富集回收，以及电极再生；
CDI技术的吸附过程和脱附过程受加载电压控制，过程可控性强，调节性好。
综上所述，本发明基于CDI技术应用于处理钛或钛合金酸洗废液，取得了良好的吸附效果；本发明通过将交换CDI电极极性的方式完成离子富集回收，以及电极再生。
附图说明
图1为石墨-石墨电极(NG-NG)和聚苯胺/石墨-石墨电极(PANi/NG-NG)吸附酸洗废液时废酸电导率随时间变化曲线。
图2为石墨-石墨电极(NG-NG)和聚苯胺/石墨-石墨电极(PANi/NG-NG)吸附酸洗废液时废酸pH值随时间变化曲线。
图3为不同吸附电压下，聚苯胺/石墨-石墨电极(PANi/NG-NG)吸附酸洗废液时废酸电导率随时间变化曲线。
图4为不同吸附电压下，聚苯胺/石墨-石墨电极(PANi/NG-NG)吸附酸洗废液时废酸pH值随时间变化曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
本发明一种电容去离子技术处理钛或钛合金酸洗废液的方法，将CDI电极置入盛放待处理废酸溶液的吸附槽中，接通电源，搅拌溶液，进行吸附处理。
在本发明的若干可行方案中，CDI电极单元为聚苯胺/石墨-石墨电极，电极的面积可为15cm2，间距可为1cm。吸附槽内酸洗废液的体积为100mL，CDI电极施加电压为1.2V～1.4V，吸附时间为15min～30min。
在本发明的搅拌方案中，可将吸附槽放在磁力搅拌器上。
吸附过程结束后，将吸附槽中溶液换为100mL去离子水，CDI电极施加电压为-1.2V～-1.4V(颠倒电极极性方式)进行脱附过程，脱附时间为10min～15min。
处理过程中，可采用水质多参数分析仪检测废酸的浓度(电导率)和pH值，CDI电极的吸附量用以下公式计算。
Figure BDA0002293401480000031
其中：Q–电极的吸附量(mg/g)；C0,C1–分别为吸附溶液的初始浓度和最终浓度(mg/L)；V–吸附溶液的体积(V)；m–CDI电极的质量(g)。
本发明将CDI技术用于钛或钛合金材料酸洗废液处理过程具有无试剂消耗，环境友好，操作简单易控，产水率高、能耗低等优点。同时，CDI技术利用脱附过程完成电极再生的同时可以实现废液中钛离子的富集回收。
以下是两个具体实施例。
实施例1
将钛板酸洗废液100mL添加到吸附槽中，恒温磁力搅拌器上搅拌(室温)。然后，分别将聚苯胺/石墨复合电极和石墨电极、石墨电极和石墨电极分别固定在吸附槽两端，两电极间距为1cm，接通电源(1.2V)。吸附时间为18min～20min，每隔1min测定一次溶液电导率及pH值。
CDI过程废酸电导率及pH随时间变化曲线如图1和图2所示。由图中可以看出：以石墨-石墨电极处理废酸时，废酸的浓度降低了4.66％，pH值增加14.30％；以聚苯胺/石墨-石墨电极处理废酸时，其浓度降低了10.13％，废酸pH值增加了25.35％。实验结果说明石墨电极和聚苯胺/石墨电极用于CDI技术均可有效吸附废酸，且聚苯胺/石墨电极对废酸的吸附能力优于石墨电极对废酸的吸附能力。
实施例2
将钛板酸洗废液100mL添加到吸附槽中，恒温磁力搅拌器上搅拌(室温)。然后，分别将聚苯胺/石墨复合电极和石墨电极固定在吸附槽两端，两电极间距为1cm，接通电源(1.2V～1.4V)。吸附时间为18min，每隔1min测定一次溶液电导率及pH值。
实验过程溶液电导率及pH值随时间变化曲线如图3和图4所示。从图中可以看出，聚苯胺/石墨电极1.2V、1.3V和1.4V操作电压下，废酸的电导率均是降低的，即废酸浓度降低，计算得废酸的浓度分别降低12.45％、16.32％和15.86％；废酸的pH值随着吸附过程的进行分别提高了18.86％、24.84％和24.22％。
上述实施例仅用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种电容去离子技术处理钛或钛合金酸洗废液的方法，其特征在于，将CDI电极单元置入盛放待处理废酸溶液的吸附槽中，接通电源，搅拌溶液，开始吸附过程。
2.根据权利要求1所述电容去离子技术处理钛或钛合金酸洗废液的方法，其特征在于，所述电源为低压直流电源，所述CDI电极单元为石墨电极为阳极、聚苯胺/石墨复合电极为阴极，其中聚苯胺/石墨电极采用电化学质子掺杂制备获得。
3.根据权利要求1所述电容去离子技术处理钛或钛合金酸洗废液的方法，其特征在于，所述CDI电极的正负电极正对设置，正对面积为15cm2，间距1cm。
4.根据权利要求1所述电容去离子技术处理钛或钛合金酸洗废液的方法，其特征在于，所述吸附槽为有机玻璃容器，所述搅拌通过磁力搅拌器完成。
5.根据权利要求1所述电容去离子技术处理钛或钛合金酸洗废液的方法，其特征在于，所述待处理酸洗废液体积为100mL，电源电压设置为1.2V～1.4V，吸附时间为15min～30min。
6.根据权利要求1所述电容去离子技术处理钛或钛合金酸洗废水的方法，其特征在于，待吸附过程完成之后，将CDI电极单元，置于去离子水中，颠倒电极极性，搅拌去离子水并接通电源，实现再生，再生时间为10min～15min。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102267745A (zh) * 2011-08-05 2011-12-07 南京大学 一种采用聚苯胺电极去除水中氟离子的电化学水处理方法
CN102603040A (zh) * 2012-03-30 2012-07-25 中国石油化工股份有限公司 电吸附除盐水处理方法
US20140144779A1 (en) * 2012-11-29 2014-05-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Capacitive deionization apparatus and methods of treating fluid using the same
CN105692812A (zh) * 2016-04-22 2016-06-22 西安建筑科技大学 将聚吡咯/壳聚糖复合电极应用于重金属离子吸附的方法
CN107010701A (zh) * 2017-04-26 2017-08-04 武汉理工大学 利用电容去离子技术分离富集五价钒的方法
CN108423776A (zh) * 2018-04-10 2018-08-21 大连理工大学 一种电容去离子耦合电催化协同去除重金属和有机物的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102267745A (zh) * 2011-08-05 2011-12-07 南京大学 一种采用聚苯胺电极去除水中氟离子的电化学水处理方法
CN102603040A (zh) * 2012-03-30 2012-07-25 中国石油化工股份有限公司 电吸附除盐水处理方法
US20140144779A1 (en) * 2012-11-29 2014-05-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Capacitive deionization apparatus and methods of treating fluid using the same
CN105692812A (zh) * 2016-04-22 2016-06-22 西安建筑科技大学 将聚吡咯/壳聚糖复合电极应用于重金属离子吸附的方法
CN107010701A (zh) * 2017-04-26 2017-08-04 武汉理工大学 利用电容去离子技术分离富集五价钒的方法
CN108423776A (zh) * 2018-04-10 2018-08-21 大连理工大学 一种电容去离子耦合电催化协同去除重金属和有机物的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《稀有金属材料加工手册》编写组: "《稀有金属材料加工手册》", 31 March 1984, 冶金工业出版社 *

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