CN111450784B

CN111450784B - 一种适用于电石渣碱性浆液的电化学处理系统及其应用

Info

Publication number: CN111450784B
Application number: CN202010427738.1A
Authority: CN
Inventors: 杜明生; 谷小兵; 孟磊; 曹书涛; 王鸿宇; 宁翔
Original assignee: Datang Environment Industry Group Co Ltd
Current assignee: Datang Environment Industry Group Co Ltd
Priority date: 2020-05-19
Filing date: 2020-05-19
Publication date: 2023-09-26
Anticipated expiration: 2040-05-19
Also published as: CN111450784A

Abstract

本发明提供了一种适用于电石渣碱性浆液的电化学处理系统及其应用。本发明的电化学处理系统，包括反应装置、搅拌装置和曝气装置，所述反应装置具有阴极、阳极和容纳腔，所述阴极设置在所述反应装置的侧壁上，所述阳极设置在所述容纳腔中，所述阳极包括金属筒体，在所述金属筒体上开设有多个第一穿透孔和多个第二穿透孔，在所述金属筒体的表面设有SnO₂涂层，在多个所述第二穿透孔中镶嵌有钛基硼掺杂金刚石薄膜，所述搅拌装置和曝气装置分别与所述反应装置连接。本发明的电化学处理系统能够解决电石渣碱性浆液用于烟气脱硫时脱硫石膏氧化困难、脱硫废水COD高、存在H₂S二次污染等问题。

Description

一种适用于电石渣碱性浆液的电化学处理系统及其应用

技术领域

本发明涉及烟气SO₂脱除技术领域，尤其是涉及一种适用于电石渣碱性浆液的电化学处理系统及其应用。

背景技术

在烟气净化SO₂领域，以石灰或石灰石为脱硫剂的湿法脱硫工艺是效率最高的脱硫方法，可以满足大多数烟气条件下的近零排放要求，且具有钙利用率高、技术发展成熟、运行稳定等优点，在工业领域和电力行业烟气脱硫中占有绝对的主导地位。

在以钙化合物为脱硫剂的湿法烟气脱硫工艺中，最主要的脱硫剂是石灰石，其来源于矿山开采，并被粉碎成250-350目粉末供烟气脱硫系统使用。石灰石矿开采会造成地形地貌破坏，经过多年的开采部分矿山资源趋于枯竭，同时社会对生态保护要求提高，石灰石开采越来越困难，导致石灰石脱硫剂价格上扬，烟气脱硫成本上升。为此，寻找能够替代石灰石，且能够用于电力烟气脱硫和工业烟气脱硫的替代脱硫剂需求在增加，而电石渣作为一种廉价的钙基脱硫剂进入人们视野。

电石渣是化工PVC生产过程中产生的固体废弃物，在中国属于II类一般性固体废弃物。电石渣的主要成分是氢氧化钙，其具有溶解度大、反应速度快、脱硫效率高等优点，可以作为钙源应用于湿法烟气脱硫中。

然而，电石渣作为PVC生产过程的副产物，其主要成分是Ca(OH)₂，同时伴有多种杂质，例如常见的无机杂质有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂等，除了这些无机类杂质之外，电石渣中还有少部分硫化物和以C₂H₂和苯系混合物为主要成分的有机物。

硫化物来源于电石水解过程中产生的硫化氢被碱吸收后，以硫离子形态存在：

H₂S+2OH→S^2-+2H₂O

这部分在碱性电石渣浆液中的硫离子进入烟气脱硫系统中，有一部分会被氧化成为SO₄ ^2-，即发生如下反应：

S^2--+O₂→SO₄ ^2-

此氧化过程需要消耗一部分氧化空气。硫离子在酸性条件下，有一部分还可能会被转化H₂S，从而造成二次污染。

此外，电石渣中还夹带一部分有机物，例如乙炔和苯基化合物，C₂H₂因其在水中的饱和溶解度较大而形成夹带。有资料显示，在20℃时气体分压等于101.325kPa时，一体积水所吸收的乙炔体积为1.05，在50℃时也有0.5的溶解度。苯系有机物是在碳化钙制备过程中的残存物。当电石渣被用于烟气脱硫时，这些有机物会跟随电石渣浆液溶解进入脱硫系统，使得脱硫浆液的化学需氧量COD增加。造成的影响包括：一方面，这些溶解的有机物将影响烟气脱硫过程中亚硫酸钙的氧化，使得在典型工况条件下亚硫酸钙氧化不完全，最后导致石膏脱水困难；另一方面，溶解的有机物也导致脱硫废水中的化学需氧量较高。此外，溶解的有机物在常规曝气氧化条件下难以被分解，COD下降缓慢，即一般的脱硫废水处理方式难以降低其COD，会导致电石渣脱硫废水超标排放。

因此，为了实现电石渣脱硫剂在烟气脱硫工艺中的应用，需要将电石渣配成浆液后，去除浆液中含有的硫离子和溶解乙炔等。

常见的硫离子和溶解有机物去除方法分为物理化学法和生物处理技术。生物法技术可以分为好氧工艺、厌氧工艺或者混合工艺。用生化法处理硫离子，需要选取特定适宜的菌种，通常选择会在细胞外形成单质硫的细菌，还要避免有还原菌，将单质硫或硫酸盐还原成硫化氢，造成环境污染。生物法也常用于降低水中COD，水中溶解有机物可作为碳源供特定细菌生长。然而，生物法处理适用于低浓度的含硫离子和有机物废水，通常作为物理化学法之后的高效净化手段。从生化处理的运行上来说，其处理速度较慢，生产能力小，对工况变化适应性较低，不适宜电石渣浆液中硫离子和有机物的去除应用。

对于硫离子的处理，物理化学法处理成本较低，易操作，效率可以做到较高，主要的方法包括汽提法、树脂法、混凝沉淀、氧化法等。汽提法工艺成熟，适于硫离子浓度较高的情况，但对设备要求较高，而且消耗大量能量，通常不经济。树脂法也能用于硫离子的处理，其利用还原性膜将硫离子还原为单质硫并回收，还原性膜在完成任务之后需要进行再生才能再次使用，因此处理规模非常受限，仅适用于硫离子较低的情况。在废水中投加含高铁盐、亚铁盐和锌的混凝剂可以将废水中的硫离子沉淀下来，然后可将沉淀从水中分离实现硫离子去除。这种方法简单、投资少，但沉淀物细小，沉淀性差，分离困难，也不适合浆液中固相需要再利用的场景，而且这些方法都不适于溶解有机物的去除。

氧化法可以处理废水中硫离子。由于硫离子本身具有还原性，易与氧化剂作用，反应后生产硫酸或硫酸盐，从而从水中将硫离子去除，化学反应如下：

同时，氧化工艺也是消除水中有机物的有效手段。溶解有机物通过氧化之后，可以变为CO₂从而得到净化。因此，氧化工艺可以成为同时消除电石渣浆液中硫离子和有机物的方法。

氧化法分为普通氧化以及高级氧化，普通氧化即利用空气通过常规曝气进行氧化，高级氧化例如利用臭氧、次氯酸盐等方法进行氧化。常规空气曝气氧化对硫离子的氧化速率极慢，而且还会参数硫代硫酸盐。有研究表明，在水中加入Mn、Cu、Fe等金属离子之后，可以加速其氧化过程，在碱性条件下生成硫和氢氧化物，硫代硫酸盐较少。但Mn、Fe类催化剂的投入，将使得浆液中杂质增加，而且呈现较深的颜色。同时，很多文献也表明，即使是在催化作用下的常规空气曝气氧化，其硫离子氧化速度也不高，并且对基于碳加工过程的水溶解有机物的去除率也不高。

化学氧化法中，次氯酸盐是较好的氧化剂。次氯酸盐在水中产生具有强氧化性次氯酸根，能够将硫离子氧化成高价态的SO₄ ^2-，在电石渣浆液中，能够与Ca²⁺结合生成硫酸钙。这种方法对硫离子的去除效率高，反应速度快，但运行费用高，会残留氯离子，不适于烟气脱硫过程。

臭氧氧化是一种高效的氧化方法，硫离子能够显著被臭氧氧化，但臭氧氧化有机物时是有选择性的，适应性不佳。此外，臭氧制备的过程中能效低，而且氧化过程中臭氧不稳定分解转化利用率也低，这样造成臭氧氧化法成本高，大规模应用受到限制。

Fenton试剂氧化法也是常用的高级氧化手段，其实质是利用羟基自由基与有机物发生反应。但是Fenton试剂是在酸性条件下才能发挥良好地氧化作用，一般碱性条件不适用。其他氧化方法如超临界水氧化法、光催化氧化法都存在氧化速率慢，应用条件苛刻等问题。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于电石渣碱性浆液的电化学处理系统及其应用，旨在解决电石渣碱性浆液用于烟气脱硫时脱硫石膏氧化困难、脱硫废水COD高、存在H₂S二次污染等问题。

本发明提供一种适用于电石渣碱性浆液的电化学处理系统，包括反应装置、搅拌装置和曝气装置，所述反应装置具有阴极、阳极和容纳腔，所述阴极设置在所述反应装置的侧壁上，所述阳极设置在所述容纳腔中，所述阳极包括金属筒体，在所述金属筒体上开设有多个第一穿透孔和多个第二穿透孔，在所述金属筒体的表面设有SnO₂涂层，在多个所述第二穿透孔中镶嵌有钛基硼掺杂金刚石薄膜，所述搅拌装置和曝气装置分别与所述反应装置连接。

进一步地，所述第一穿透孔的孔径为10-100mm，所述第二穿透孔的孔径为10-100mm。

进一步地，所述第一穿透孔的总面积占所述金属筒体面积的10-35％，所述第二穿透孔的总面积占所述金属筒体面积的10-35％。

进一步地，所述第一穿透孔与所述第二穿透孔间隔交错设置。

进一步地，所述反应装置为钢制装置。

进一步地，所述金属筒体为钛基筒体或不锈钢基筒体。

本发明还提供上述电化学处理系统在处理电石渣碱性浆液中的应用。

本发明还提供一种处理电石渣碱性浆液的方法，利用上述电化学处理系统进行，所述方法包括：向所述电化学处理系统的容纳腔中加入电石渣碱性浆液，在搅拌和曝气条件下进行电化学反应。

进一步地，在助剂EDTA存在下进行所述电化学反应，EDTA在电石渣碱性浆液中的浓度为30-150g/m³。

进一步地，所述电石渣碱性浆液的浓度为1-25％，所述电化学反应时的电流密度为1-15mA/cm²，每分钟的曝气量大于电石渣碱性浆液的体积量。

本发明的实施，至少具有以下优势：

1、在本发明的电化学处理系统中，电石渣碱性浆液存贮在容纳腔中并在容纳腔中发生电化学反应，其将电石渣碱性浆液的储存和COD消除结合在一起，有利于工业应用；

2、本发明将钛基硼掺杂金刚石薄膜和SnO₂电极结合，以较为经济的方法实现了很宽的电位窗口，有利于电化学氧化反应的进行，提高了电流效率，有利于实现工业应用；

3、本发明借助于EDTA和电石渣碱性浆液自身含铁的特性，将平面氧化转换为三维立体氧化，强化了碱性条件下的氧化作用，有利于将电石渣浆液中的硫离子氧化为硫酸根并最终与钙离子结合形成硫酸钙，而电石渣浆液中的有机物最终可被氧化成为CO₂和水；

4、本发明的方法针对电石渣在烟气脱硫过程中可能存在的二次污染、脱硫废水净化困难以及影响脱硫氧化工艺等问题，提出对电石渣浆液应用电化学催化氧化工艺，同时消除了电石渣浆液中的硫离子和溶解有机物，并且降低了碱性电石渣浆液的COD，可获得较高的硫离子和溶解有机物去除效率，处理后的电石渣浆液可供烟气脱硫过程使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明一实施方式的电化学处理系统的结构示意图；

图2为本发明一实施方式的阳极的局部结构示意图。

附图标记说明：

1：反应装置；2：阳极；3：搅拌装置；4：曝气装置；5：进浆管；6：出浆管；7：金属筒体；8：第一穿透孔；9：第二穿透孔；10：钛基硼掺杂金刚石薄膜。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

结合图1和图2所示，本发明的适用于电石渣碱性浆液的电化学处理系统，包括反应装置1、搅拌装置3和曝气装置4，反应装置1具有阴极、阳极2和容纳腔，阴极设置在反应装置1的侧壁上，阳极2设置在容纳腔中，阳极2包括金属筒体7，在金属筒体7上开设有多个第一穿透孔8和多个第二穿透孔9，在金属筒体7的表面设有SnO₂涂层，在多个第二穿透孔9中镶嵌有钛基硼掺杂金刚石薄膜10，搅拌装置3和曝气装置4分别与反应装置1连接。

在本发明中，反应装置1作为整个系统的主体结构，对其具体结构不作严格限制，可根据实际需要合理设置。在反应装置1中开设有容纳腔，用于容纳电石渣碱性浆液，以便对浆液进行处理同时贮存；在反应装置1上可以设置进浆管5和出浆管6以便浆液进入及流出反应装置1。

反应装置1的阴极用于连接直流电源阴极，阳极2用于连接直流电源阳极，以便使容纳腔中的电石渣碱性浆液发生电化学反应；对阴极和阳极与直流电源的连接方式不作严格限制，例如可以通过在反应装置1的阴极和阳极2上分别设置连接柱以实现上述连接。

对阴极在反应装置1上的设置方式不作严格限制，例如可以将反应装置1设置为钢制装置，此时可以钢制装置容器的钢制器壁作为阴极；此外，也可以在其它材料的反应装置1的内壁围设钢制或铁制筒体作为阴极，本领域技术人员可根据实际需求合理地在反应装置1上设置上述阴极。

在本发明中，阳极2可以包括金属筒体7，例如钛基筒体、不锈钢基筒体等；在金属筒体7的两侧表面均设有SnO₂涂层，在金属筒体7上设置的第一穿透孔8用于用于电石渣碱性浆液流通，并且有利于浆液湍动，第二穿透孔9用于镶嵌钛基硼掺杂金刚石薄膜10。

对第一穿透孔8和第二穿透孔9的尺寸、设置数量、设置方式等不作严格限制。具体地，第一穿透孔8的孔径可以为10-100mm，第二穿透孔9的孔径可以为10-100mm；同时，第一穿透孔8的总面积可以占金属筒体7面积(单面面积)的10-35％，第二穿透孔9的总面积可以占金属筒体7面积(单面面积)的10-35％。此外，如图2所示，第一穿透孔8与第二穿透孔9可以间隔交错设置。

本发明对阳极2的设置数量不作严格限制，可以根据实际情况设置为一层或多层；对单层阳极2的设置方式不作严格限制，可以是整体板式的，也可以是由多块方形金属板拼接而成的。

本发明的处理电石渣碱性浆液的方法，利用上述电化学处理系统进行，该方法包括：向电化学处理系统的容纳腔中加入电石渣碱性浆液，在搅拌和曝气条件下进行电化学反应。

进一步地，可以在助剂EDTA存在下进行电化学反应，EDTA在电石渣碱性浆液中的浓度为30-150g/m³。

此外，电石渣碱性浆液的浓度为1-25％，电化学反应时的电流密度为1-15mA/cm²，每分钟的曝气量大于电石渣碱性浆液的体积量。

本发明电化学处理系统的工作原理如下：

电石渣碱性浆液通过反应装置1的进浆管5送入反应装置1的容纳腔中，反应装置1内的浆液的质量浓度可以为1-25％；为了强化反应的进行，可以在浆液中加入30g/m³-150g/m³浓度的乙二胺四乙酸钠(EDTA)。通过连接柱接通直流电源后，在反应装置1内可以发生氧化反应，将电石渣碱性浆液中的硫离子氧化为硫酸根，并最终与钙离子结合形成硫酸钙，同时电石渣碱性浆液中的有机物最终可被氧化成为CO₂和水。

在反应装置1的阳极2发生的氧化反应包括两种：一种是阳极2直接氧化硫离子，另一种是在强碱性条件下阳极2上OH^-发生反应生成羟基自由基*OH，其可以将硫离子和有机物氧化。

在阳极2上发生直接氧化反应：

S^2--e^-→S

而有机物在极板上发生反应比较困难。

另外一条途径则是碱性条件下，在阳极2表面生产羟基自由基：

H₂O+M→M(^·OH)+H⁺+e^-

羟基自由基氧化电位是2.8V，具有很高的电负性和亲电性，其电子亲和能为569.3kJ，具有较强的氧化性，且反应速度极快。反应过程中羟基自由基可以使得非自由基转化为自由基，几乎可以氧化水溶液中大部分还原性物质和绝大多数有机物。

在羟基自由基作用下硫离子被氧化物为硫酸根：

电石渣浆液中的溶解有机物也可以被氧化分解。

R_(aq)+M(^·OH)_ads→M+CO₂+H₂O+H⁺+e^-

在阳极2如果电位高，则可能发生析氧反应：

M(^·OH)→M+12CO₂+H⁺+e^-

在反应装置1中，除了阳极2产生羟基自由基之外，阴极也能产生氧化性羟基自由基，将极板上的氧化反应扩展到反应装置1容纳腔内的氧化反应，反应进程由平面氧化转向三维氧化。其原理是，通过曝气使得电石渣有耐性浆液溶解氧充分，在碱性条件下，溶解氧在阴极被还原生成超氧负离子，即可发生如下反应：

由于电石渣中通常含有1-3％的铁，在电石渣浆液中形成六水合铁，

Fe³⁺+OH^-+H₂O→[Fe(H₂O)]³⁺+OH^-

或者与加入的EDTA发生络合反应，生成可溶性络合铁：

Fe³⁺+EDTA→Fe³⁺(EDTA)

其在阴极可被还原成为四羟基合亚铁：

[Fe(H₂O)₆]³⁺+e^-→[Fe(OH)₄]²⁺

或被还原成亚铁络合物，发生反应：

Fe³⁺(EDTA)+e→Fe²⁺(EDTA)

该类可溶性亚铁与阴极生成的超氧负离子、水发生反应，产生羟基自由基：

[Fe(OH)₄]²⁺+O₂ ^-+H₂O→[Fe(H₂O)₆]³⁺+^·OH+OH^-

Fe²⁺EDTA+O₂ ^-+H₂O→Fe³⁺EDTA+^·OH+OH^-

这部分羟基自由基会进入液相主体，对硫离子和有机物产生氧化作用。EDTA的加入极大地强化了碱性条件下的氧化能力。

依据上述功能选择阳极材料和阴极材料；其中，阳极2的材料为双面涂覆二氧化锡的钛基或不锈钢基金属板，还间隔配以钛基硼掺杂的金刚石薄膜(如图2所示)，金刚石薄膜电极具有很高的析氧电位，可以形成3.1V的电化学窗口；阴极为钢制容器的侧壁，这样可以简化反应器设计。

搅拌装置3和曝气装置4用于对电石渣碱性浆液进行搅拌和曝气，对其结构不作严格限制，可采用本领域的常规装置。在反应装置1内有浆液的情况下，搅拌装置3可以处于常开状态，一方面防止浆液中的固体物质沉淀，另一方面搅拌装置3带动浆液在反应装置1中湍动，可以加速阳极2表面更新，强化氧化过程，同时阳极2上的开孔为浆液湍动创造了条件。曝气装置4向电石渣浆液中送入压缩空气，促进氧化反应进行，同时提供氧化过程所需要的氧气。在达到反应时间之后，浆液由出浆管6送出以供烟气脱硫过程使用，因此，上述反应装置1同时也能发挥脱硫制浆系统的浆液储槽功能。

上述电化学处理系统的优点包括：1)将电石渣碱性浆液的储存和COD消除结合在一起，有利于简洁的工业应用；2)采用钛基硼掺杂金刚石薄膜10和SnO₂电极结合，以较为经济的方法实现很宽的电位窗口，有利于电化学氧化反应进行、提高电流效率和实现工业应用；3)借助于EDTA和电石渣碱性浆液自身含铁的特性，将平面氧化转换为三维立体氧化，强化了碱性条件下的氧化作用；4)可获得较高的硫离子和溶解有机物去除效率，处理后的电石渣浆液可供烟气脱硫过程使用。

下面以具体的实施例进行说明；实施例所使用的钛材、不锈钢、钛基硼掺杂金刚石薄膜、EDTA、电石渣、硝酸、二氧化锡等均为市售产品；在其他实施例中，上述原料也可以采用本领域常规技术方法合成得到。

实施例1

一、制备电化学处理系统

以170mm×140mm×1mm的钛板作为阳极基材，在钛板上开直径20mm的孔30个，然后用300目细砂纸打磨至金属本色，用纯净水洗干净，将钛板置于40％的氢氧化钠溶液中，加热溶液至60℃并维持2h后，取出钛板并洗干净，再将钛板置于10％的草酸溶液中，煮沸2h，取出洗干净。

将4.1g SnCl₂溶于20ml的异丙醇和0.4ml盐酸的混合溶液中，再将该溶液均匀涂覆在上述处理后的钛板上，先于100℃烘干，再在500℃焙烧15min，取出冷却后再次涂覆上述溶液，然后烘干、焙烧共八次，最后一次煅烧，在钛板两面形成SnO₂涂层，制得SnO₂-Ti电极基材(即阳极板)。

如图2所示，在钛板的30个孔中，其中15个孔作为第一穿透孔8，另15个孔作为第二穿透孔9，第一穿透孔8与第二穿透孔9间隔交错设置；将市购的钛基硼掺杂金刚石薄膜10镶嵌于第二穿透孔9中，钛基硼掺杂金刚石薄膜10的总面积占钛板面积的19.8％。

取1L烧杯作为反应装置的基体，沿烧杯内壁用高140mm、厚度1mm的酸除锈后铁片包裹一圈，作为阴极。将上述制备的阳极板卷成筒状后置于烧杯中部作为阳极，将阳极和阴极分别接入恒流直流电源的正、负极。在烧杯中放置转子，在磁力搅拌器带动下搅拌浆液；同时，在烧杯内设置曝气管，将外部空气以1L/min的流量分散于浆液中。

二、处理电石渣碱性浆液

向上述反应装置中装入质量浓度为5％的电石渣碱性浆液0.8L，电石渣碱性浆液上清液的pH值为12.1，初始COD为725mg/L。启动搅拌后，在浆液中加入10％EDTA溶液0.6ml，再开启直流电源，设置电流密度为4.2mA/cm²，反应3h之后，取浆液测COD为126mg/L，COD去除率为82.6％。

实施例2

一、制备电化学处理系统

在170mm×140mm×1mm的不锈钢板上开直径20mm的孔30个，然后用300目细砂纸打磨至金属本色，用纯净水洗干净，然后将不锈钢板置于40％的氢氧化钠溶液中，然后加热溶液至60℃并维持2h后，取出不锈钢板并洗干净，再将不锈钢板置于10％的草酸溶液中，煮沸2h，取出洗干净。

将4.1g SnCl₂溶于20ml的异丙醇和0.4ml盐酸的混合溶液中，将该溶液均匀涂覆在不锈钢板上，先于100℃烘干，再在500℃焙烧15min，取出冷却后再次涂覆上述溶液，然后烘干、焙烧共八次，最后一次煅烧，制得SnO₂-Ti电极基材(即阳极板)。

在不锈钢板的30个孔中，其中15个孔作为第一穿透孔，另15个孔作为第二穿透孔，第一穿透孔与所述第二穿透孔间隔交错设置；将市购的钛基硼掺杂金刚石薄膜镶嵌于第二穿透孔中，钛基硼掺杂金刚石薄膜的总面积占不锈钢板面积的19.8％。

取1L烧杯作为反应装置1的基体，沿烧杯内壁用高140mm、厚度1mm的酸除锈后铁片包裹一圈，作为阴极。将上述制备的阳极板卷成筒状后置于烧杯中部作为阳极，将阳极和阴极分别接入恒流直流电源的正、负极。在烧杯中放置转子，在磁力搅拌器带动下搅拌浆液；同时，在烧杯内设置曝气管，将外部空气以1L/min的流量分散于浆液中。

二、处理电石渣碱性浆液

向上述反应装置中装入质量浓度为5％的电石渣碱性浆液0.8L，电石渣碱性浆液上清液的pH值为12.1，初始COD为613mg/L。启动搅拌后，向浆液中加入10％的EDTA溶液0.6ml，再开启直流电源，设置电流密度为4.2mA/cm²，反应3h之后，取浆液测COD为234mg/L，COD去除率为61.8％。

实施例3

一、制备电化学处理系统

在170mm×140mm×1mm的钛板上开直径20mm的孔30个，然后用300目细砂纸打磨至金属本色，用纯净水洗干净，将钛板置于40％的氢氧化钠溶液中，加热溶液至60℃并维持2h后，取出钛板并洗干净，再将钛板置于10％的草酸溶液中，煮沸2h，取出洗干净。

将4.1g SnCl₂溶于20ml的异丙醇和0.4ml盐酸的混合溶液中，再将该溶液均匀涂覆在钛板上，在100℃烘干后，再在500℃焙烧15min，取出冷却后再次涂覆上述溶液，然后烘干、焙烧共八次，最后一次煅烧，制得SnO₂-Ti电极基材(即阳极板)。

在钛板的30个孔中，其中15个孔作为第一穿透孔，另15个孔作为第二穿透孔，第一穿透孔与第二穿透孔间隔交错设置；将市购的钛基硼掺杂金刚石薄膜镶嵌于第二穿透孔中，钛基硼掺杂金刚石薄膜的总面积占钛板面积的19.8％。

二、处理电石渣碱性浆液

向上述反应装置中装入质量浓度为5％的电石渣碱性浆液0.8L，电石渣碱性浆液上清液的pH值为12.1，初始COD为781mg/L。启动搅拌后，向浆液中加入10％的EDTA溶液0.7ml，再开启直流电源，设置电流密度为6.2mA/cm²，反应3h之后，取浆液测COD为106mg/L，COD去除率为86.4％。

对照例1

一、制备电化学处理系统

将4.1g SnCl₂溶于20ml的异丙醇和0.4ml盐酸的混合溶液中，再将该溶液均匀涂覆在上述处理后的钛板上，先于100℃烘干，再在500℃焙烧15min，取出冷却后再次涂覆上述溶液，然后烘干、焙烧共八次，最后一次煅烧，制得SnO₂-Ti电极基材(即阳极板)。

二、处理电石渣碱性浆液

向上述反应装置中装入质量浓度为5％的电石渣碱性浆液0.8L，电石渣碱性浆液上清液pH为12.1，初始COD为642mg/L。启动搅拌后，不向浆液中加入EDTA，开启直流电源，设置电流密度为4.2mA/cm²，反应3h之后，取浆液测COD为328mg/L，COD去除率为48.9％。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种适用于电石渣碱性浆液的电化学处理系统，其特征在于，包括反应装置、搅拌装置和曝气装置，所述反应装置具有阴极、阳极和容纳腔，所述阴极设置在所述反应装置的侧壁上，所述阳极设置在所述容纳腔中，所述阳极包括金属筒体，在所述金属筒体上开设有多个第一穿透孔和多个第二穿透孔，在所述金属筒体的表面设有SnO₂涂层，在多个所述第二穿透孔中镶嵌有钛基硼掺杂金刚石薄膜，所述搅拌装置和曝气装置分别与所述反应装置连接；其中，所述第一穿透孔的孔径为10-100mm，所述第二穿透孔的孔径为10-100mm，所述第一穿透孔的总面积占所述金属筒体面积的10-35%，所述第二穿透孔的总面积占所述金属筒体面积的10-35%，所述金属筒体为钛基筒体。

2.根据权利要求1所述的电化学处理系统，其特征在于，所述第一穿透孔与所述第二穿透孔间隔交错设置。

3.根据权利要求1所述的电化学处理系统，其特征在于，所述反应装置为钢制装置。

4.权利要求1-3任一所述的电化学处理系统在处理电石渣碱性浆液中的应用。

5. 一种处理电石渣碱性浆液的方法，其特征在于，利用权利要求1-3任一所述的电化学处理系统进行，所述方法包括：向所述电化学处理系统的容纳腔中加入电石渣碱性浆液，在搅拌和曝气条件下进行电化学反应；其中，在助剂EDTA存在下进行所述电化学反应，EDTA在电石渣碱性浆液中的浓度为30-150g/m³。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电石渣碱性浆液的质量浓度为1-25%，所述电化学反应时的电流密度为1-15mA/cm²，每分钟的曝气量大于电石渣碱性浆液的体积量。