CN111592152A - 一种利用铁锈治理电镀废水实施金属回收的装置及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用铁锈治理电镀废水实施金属回收的装置及其使用方法，装置包括沉淀单元、处理单元和金属回收单元。由沉淀单元向处理单元内供电镀废水，经过滤总成除杂依次送至pH调节区、铁锈反应区及破络区发生相关反应，自由基区内含自由基的溶液被送入破络区。破络反应后的溶液送至金属回收单元的还原反应与金属沉淀区，反应生成金属沉淀回收。本专利所涉及的方案使用简单，可高效回收多种金属离子，有助于减少环境污染，降低电镀废水和铁锈的处理成本，实现资源的循环利用。

Description

一种利用铁锈治理电镀废水实施金属回收的装置及其使用 方法
技术领域
本发明涉及关于电镀废水、铁锈的处理技术领域，具体为一种利用铁锈来治理电镀废水，仅是实现对铁锈和电镀废水的处理，对含有的金属进行回收的装置和相关方法。
背景技术
电镀废水指电镀生产排出的废水或废液，由于其中的有机物成分复杂，难以被微生物降解，排放废水的达标率仍然较低。根据废水中含有的离子分类，电镀废水可以分为含镍废水、含铬废水、酸碱废水、综合废水、含镉废水、含铜废水等，其主要成分的二次利用也有很广阔应用前景。
根据废钢协会统计预测，废钢废铁年均增长日益加快，废钢废铁的产生也带来了许多社会潜在危害，实现资源的再利用已经迫在眉睫，我国废钢铁循环利用率与全球平均水平相比还比较低，和发达国家相比还有很大发展空间，应引起高度重视。废铁废钢材料中铁元素含量极高，但大多都被锈蚀。若能够将铁锈用于降解水中污染物的催化剂应用于水环境治理体系中，相比于用电渗析和填充床电渗析等高耗能技术将铁锈清除，将可以极大程度地实现废物资源化，进一步的节约资源与治理环境。
发明内容
本发明提供了一种利用铁锈治理电镀废水实施金属回收的装置，其能够同时实现对电镀废水和废钢铁的处理与回收，变废为宝，实现节约资源和治理环境的双重效果。同时，本专利还涉及到该利用铁锈治理电镀废水实施金属回收的装置的使用方法，具体实现对电镀废水和铁锈废物的二次利用，达到友善治理环境的同时，又能回收有效资源的双重效果。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
本专利所涉及到的利用铁锈治理电镀废水实施金属回收的装置，其具体方案如下：
一种利用铁锈治理电镀废水实施金属回收的装置，包括盛装有电镀废水的沉淀单元、与该沉淀单元相连接的处理单元以及金属回收单元。
所述处理单元内，靠近与所述沉淀单元连接的一端设有过滤总成，于过滤总成的后端设有铁锈承台，铁锈承台上方形成为铁锈反应区，过滤总成与铁锈承台之间形成为PH调节区，于铁锈反应区的后端设有破络区，于破络区的后端设有自由基区。所述自由基区连接有溶液投加器。溶液投加器将溶液加入自由基区后，在自由基区中能包括硫酸根自由基、羟基自由基和超氧自由基。实际应用中，可直接通过溶液投加器向自由基区投加过硫酸盐和/或双氧水，浓度为0.1-3mol/L。还可以经电化学反应原位生成过硫酸盐或双氧水。
所述铁锈反应区与所述破络区之间、所述破络区与所述自由基区之间分别设有控制相应两区连通的开关，用于控制与铁锈反应后的电镀废水进入破络区和控制含有自由基的溶液进入破络区。
所述破络区与所述金属回收单元连接，将破络反应后的溶液输送到所述金属回收单元进行回收处理。
所述金属回收单元内设有还原反应与金属沉淀区，对应该还原反应与金属沉淀区连接有pH调节器和金属回收装置，pH调节器用于向还原反应与金属沉淀区内注入发生还原反应所需的溶液，金属回收装置用于将生成的金属沉淀从还原反应与金属沉淀区中送出。实际应用时，通过PH调节器向还原反应与金属沉淀区内释放含有NaOH或HCl的溶液，pH调节幅度为0.2。
本专利的方案下，置于铁锈反应区中的铁锈尺寸为0.1-2μm，使用量为每升电镀废水使用0.1kg-0.5kg。铁锈来源于废弃铁器、钢材等，但不限于铁锈，其他过渡金属(如铜、锰、钴等)的生锈成分也可以，所以在本专利中对“铁锈”应作扩大解释理解，认定本专利的保护范围时，铁锈的含义应不限于其常规含义。
某具体实施方案下，在所述还原反应与金属沉淀区的前、后端设有两个电化学电极，其中一个为电化学阴极，另一个为电化学阳极，通过电化学阴极和阳极能加速分离过程，电压为2-10V，溶液pH为1-12。NaOH溶液或HCl溶液浓度为0.1-1mol/L。优选地，所述金属回收单元与所述破络区连接的一端设有精密过滤装置，所述还原反应与金属沉淀区置于该精密过滤装置的后端。
某具体实施方案下，在所述破络区的前、后端设有两个电化学电极，其中一个为电化学阴极，另一个为电化学阳极。在破络区的前、后端加上电化学电极后能够加速破络反应，电压为2-10V，溶液pH为3-6。
某具体实施方案下，在所述自由基区的前、后端设有两个电化学电极，其中一个为电化学阴极，另一个为电化学阳极。在自由基区的前、后端加上电化学电极后能电解含硫酸盐产生过硫酸根，硫酸盐为(NH4)2SO4，浓度为0.5-2mol/L，电压为5-25V，溶液pH为4-6。
某具体实施方案下，相匹配的两个电化学电极中，电化学阳极采用铂丝网电极和/或不锈钢网电极，电化学阴极采用碳材料电极，网状目数为60-100目，控制的电压范围为1-50V。
某具体实施方案下，所述处理单元内设有的过滤总成包括多介质过滤装置和精密过滤装置，且精密过滤装置置于多介质过滤装置的后端。
某具体实施方案下，所述沉淀单元与所述处理单元之间设有蠕动泵，通过蠕动泵将电镀废水送入处理单元。
某具体实施方案下，所述过滤总成与所述铁锈承台之间的pH调节区连接有pH调节器，该pH调节器向该pH调节区内注入0.1-1mol/LNaOH溶液或HCl溶液，经调节后的溶液pH为4-6。
某具体实施方案下，所述铁锈反应区连接有铁锈投加器。具体应用中，置于铁锈反应区中的铁锈尺寸为0.1-2μm，使用量为每升电镀废水使用0.1kg-0.5kg，通过铁锈投加器调节完成。
本专利还涉及关于上述所述装置的使用方法，内容如下。
一种利用铁锈治理电镀废水实施金属回收的装置的使用方法，包含如下操作：
a、在沉淀单元对电镀废水进行初步去杂后，将电镀废水送入处理单元；
b、电镀废水被送入处理单元后，经过滤总成过滤去除杂质，先进入pH调节区，然后在向pH调节区注入溶液调节好废水溶液的pH值后进入铁锈反应区；
铁锈反应区中注入有与进入其内的废水溶液量相配的铁锈量；
c、废水溶液在铁锈反应区中经过充分反应后，被送至破络区，与此同时，将自由基区内含有自由基的溶液也送至破络区，使得废水溶液与含自由基的溶液发生破络反应；
d、完成破络反应后，将破络区内的溶液送至金属回收单元的还原反应与金属沉淀区，用pH调节器向还原反应与金属沉淀区内注入发生还原反应所需的溶液，且在反应完成后用金属回收装置将生成的金属沉淀从还原反应与金属沉淀区中送至外部。具体地，可通过pH调节器释放含NaOH或HCl的溶液，使得含金属氢氧化物分阶段生成沉淀。
进一步地，将破络区内的溶液送至还原反应与金属沉淀区后，使还原反应与金属沉淀区两端的电化学电极通电，一个成为电化学阳极，另一个成为电化学阴极，来加速还原分离过程。优选地，将从破络区送至金属回收单元内的溶液用精密过滤装置去除杂质后方送至还原反应与金属沉淀区。
进一步地，所述自由基区的溶液中含有的自由基，通过溶液投加器投入过硫酸盐和/或双氧水形成，或者通过溶液投加器向自由基区投入溶液后发生电化学反应，原位生成过硫酸盐或双氧水。
进一步地，被送至破络区的废水溶液与含有自由基的溶液混合后，使破络区两端设置的电化学电极通电，一个成为电化学阳极，另一个成为电化学阴极，来加速破络反应。
有益效果：本专利所涉及的利用铁锈治理电镀废水实施金属回收的装置结构方案及该装置的使用方法方案，具有操作简单、循环处理效能优异、装置构造简单、电极材料来源丰富、反应装置占地面积少、维护简单、运行成本较低，处理后可实现资源二次利用、环保的优点。
具体而言，与现有技术相比，具有如下优点：
1)利用铁锈经酸洗后，产生金属离子，可高效催化过硫酸盐或双氧水，产生自由基对电镀废水中的难去除金属络合物实现破络，为后续分离提供有利条件；
2)引入电化学系统搭配使用，大大提高体系产生自由基的能力，应用范围广；
3)需要的过硫酸盐或者双氧水能通过电化学反应原位产生，操作简单，原料来源丰富，产生效率高；
4)电化学电极材料取材容易，电极性质稳定，可在线清洗，重复利用率高；
5)引入电化学作用辅助加速不同金属离子的分离沉淀，有助于获得高纯度的金属纯种，提高产品纯度。
附图说明
图1为本专利的某具体实施例的结构示意图。
图中：1沉淀单元，2蠕动泵，3多介质过滤装置，4第一精密过滤装置，5pH调节区，6开关一，7第一pH调节器，8铁锈承台，9铁锈反应区，10铁锈投加器，11开关二，12第一电化学阴极，13废水开关，14电控单元，15破络区，16排液开关，17开关三，18切换式电化学电极，19自由基溶液开关，20溶液投加器，21自由基区，22开关四，23开关五，24处理单元，25第一电化学阳极，26第二pH调节器，27第二精密过滤装置，28第二电化学阴极，29金属回收单元，30还原反应与金属沉淀区，31第二电化学阳极，32金属回收装置。
具体实施方式
说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本专利方案的设计是基于对下述理论的研究与分析作出的。
活化过硫酸盐降解的工艺包括过渡金属与络合剂共同作用体系、紫外单独活化过硫酸盐体系以及超声增强纳米级零价铁活化过硫酸盐处理协同作用体系等多种工艺。其中，过渡金属在常温下的活化效果已较为显著，PS与Fe2+的协同活化已被证明是降解有机污染物的高效方法。许多工艺的局限性在于Fe3+转化成Fe2+的速度较慢，虽然零价铁(ZVI)或纳米尺寸的ZVI可以作为Fe2+缓释的替代活化剂，但快速失活仍然是一个问题。采用络合剂的工艺，从理论上讲，铁螯合物对氧化性能的影响相对有限，因为它们只是阻止铁的沉淀，而没有还原性。此外，一些铁螯合物(如草酸和乙二胺四乙酸)的安全性也存在争议。因此，需要更有效和更环保的方法来解决Fe2+/PMS工艺的固有缺陷；采用螯合Fe2+活化过硫酸盐工艺，PS从络合物中接受一个电子，并产生硫酸盐自由基和螯合自由基阳离子。虽然SO4·-和HO·都被认为是主要的活性物质，但SO4·-在降解中起主导作用，与芬顿法产生的HO·相比，SO4·-标准还原电位更高(E0＝2.5～3.1V)，对pH的选择性和独立性更强。
如图1所示的一种利用铁锈治理电镀废水实施金属回收的装置，包括盛装有电镀废水的沉淀单元1、与该沉淀单元1相连接的(电镀废水)处理单元24以及金属回收单元29。所述沉淀单元1与所述处理单元24之间设有蠕动泵2，通过蠕动泵2将电镀废水送入处理单元24。
所述处理单元24内，靠近与所述沉淀单元1连接的一端设有过滤总成，于过滤总成的后端设有铁锈承台8，铁锈承台8上方形成为铁锈反应区9，过滤总成与铁锈承台8之间形成为pH调节区5，于铁锈反应区9的后端设有破络区15，于破络区15的后端设有自由基区21。所述过滤总成包括多介质过滤装置3和第一精密过滤装置4(均有现有结构)，且第一精密过滤装置4置于多介质过滤装置3的后端。
所述第一精密过滤装置4与所述铁锈承台8之间的pH调节区5连接有第一pH调节器7，该第一pH调节器7向该pH调节区5内注入0.1-1mol/LNaOH溶液或HCl溶液，经调节后的溶液pH为4-6。所述铁锈反应区9连接有铁锈投加器10。
置于铁锈反应区9中的铁锈尺寸为0.1-2μm，使用量为每升电镀废水使用0.1kg-0.5kg，通过铁锈投加器调节完成。铁锈来源于废弃铁器、钢材等，但不限于铁锈，其他过渡金属(如铜、锰、钴等)的生锈成分也可以，所以在本专利中对“铁锈”应作扩大解释理解，认定本专利的保护范围时，铁锈的含义应不限于其常规含义。
所述自由基区21连接有溶液投加器20。溶液投加器20将溶液加入自由基区21后，在自由基区中能包括硫酸根自由基、羟基自由基和超氧自由基。实际应用中，可直接通过溶液投加器20向自由基区21投加过硫酸盐和/或双氧水，浓度为0.1-3mol/L。还可以经电化学反应原位生成过硫酸盐或双氧水。
所述铁锈反应区9与所述破络区15之间设有控制两区连通与关闭的废水开关13，打开废水开关13后，与铁锈反应后的电镀废水能够被送进破络区15中。所述破络区15与所述自由基区21之间设有控制两区连通与关的自由基溶液开关19，打开自由基溶液开关19后，自由基区内的含有自由基的溶液能够被送进破络区15中，进而与电镀废水发生破络反应。破络区处理时间为1-4小时。
在所述破络区15的前、后端设有一对电化学电极，在所述自由基区21的前、后端也设有一对电化学电极，其中破络区15与自由基区21相对的一侧设置的电化学电极为二者共用的电极，通过开关三17(为切换开关)能够切换地使得该电化学电极成为阴极或阳极，故而命名该电极为切换式电化学电极18。这样，图示中置于破络区15前端的电极为第一电化学阴极12，所述第一电化学阴极12的控制开关为开关二11。进行破络反应时使得切换式电化学电极18通电成为电化学阳极便可。在破络区的前、后端加上电化学电极后能够加速破络反应的进程，施加的电压为2-10V，溶液pH为3-6。图示中置于自由基区21后端的电极为第一电化学阳极25。所述第一电化学阳极25的控制开关为开关四22。
自由基区21内的自由基包括硫酸根自由基、羟基自由基和超氧自由基，实现方式有两种：一种方式，通过溶液投加器20直接向自由基区21投加过硫酸盐和/或双氧水，浓度为0.1-3mol/L，来实现。另一方式，使得所述切换式电化学电极18通电成为电化学阴极，与所述第一电化学阳极25共用作用，使得溶液投加器20投入的含硫酸盐被电解而生成过硫酸盐或双氧水，即以电解含硫酸盐产生过硫酸根的方式实现，硫酸盐为(NH4)2SO4，浓度为0.5-2mol/L，电压为5-25V，溶液pH为4-6。
所述破络区15与所述金属回收单元29相连接，且连通管路上设有排液开关16，打开排液开关16便能将经破络反应后的溶液送到所述金属回收单元29中进行回收处理。所述金属回收单元29中，在其与所述破络区15连接的一端设有第二精密过滤装置27，所述还原反应与金属沉淀区30置于该第二精密过滤装置27的后端。所以送入的溶液要先经过第二精密过滤装置27的处理后方能再被送至还原反应与金属沉淀区30。
所述金属回收单元29内设有还原反应与金属沉淀区30，对应该还原反应与金属沉淀区30连接有pH调节器26和金属回收装置32，PH调节器26用于向还原反应与金属沉淀区30内注入发生还原反应所需的溶液，金属回收装置32用于将生成的金属沉淀从还原反应与金属沉淀区30中移送出至外部。实际应用时，通过pH调节器26向还原反应与金属沉淀区30内释放含有NaOH或HCl的溶液，pH调节幅度为0.2。在金属回收单元内的处理时间为3-5小时。
为加速分离进程，如图所示，在所述还原反应与金属沉淀区30的前、后端设有一对电化学电极，前端的一个为第二电化学阳极31，后端的一个为第二电化学阴极28，其中第二电化学阳极31的控制开关为开关五23，第二电化学阴极28的控制开关为开关一6。通过控制第二电化学阳极31与第二电化学阴极28通电，能加速溶液中金属的分离过程，施加的电压为2-10V，溶液pH为1-12。pH调节器26向还原反应与金属沉淀区30内释放含有NaOH或HCl的溶液，NaOH溶液或HCl溶液浓度为0.1-1mol/L。
在本专利方案下，处理的电镀废水的主要成分可为铜、镍、铬、锌、银中的一种或多种，通过控制(电化学)还原反应与金属沉淀区30的电压和溶液pH便能实现逐级分离，纯度为80％-95％。相匹配的两个电化学电极中，一般可以使得电化学阳极采用铂丝网电极和/或不锈钢网电极，电化学阴极采用碳材料电极，网状目数为60-100目，控制的电压范围为1-50V。
如图所示，各电机的控制开关连接至电控单元14，经该电控单元具体控制相应的开关动作，如控制开关一6与开关五23同时闭合，使得第二电化学阳极31、第二电化学阴极28通电，反之，控制开关一6与开关五23同时断开，使得第二电化学阳极31、第二电化学阴极28断电；另如控制开关二11与开关三17，并使开关二11闭合，开关三17闭合接入阳极，使得第一电化学阴极12通电、切换式电化学电极18通电并成为阳极，反之，控制开关二11与开关三17使均断开，使得第一电化学阴极12与切换式电化学电极18断电；再如控制开关四22与开关三17，并使开关四22闭合，开关三17闭合接入阴极，使得第一电化学阳极25通电、切换式电化学电极18通电并成为阴极，反之，控制开关四22与开关三17使均断开，使得第一电化学阳极25和切换式电化学电极18断电。
通过所述电控单元14控制着，使得成对的各电化学电极通过阴阳极对调来对装置进行在线清洗，电解质为硫酸钠溶液，浓度0.2-0.5mol/L，清洗时长为2-4h，电压为2-5V。
本专利还涉及一种关于前述利用铁锈治理电镀废水实施金属回收的装置的使用方法，包含如下操作：
a、在沉淀单元1对电镀废水进行初步去杂处理后，通过蠕动泵2将电镀废水送入处理单元24。
b、电镀废水被送入处理单元24后，经过滤总成(依次经多介质过滤装置3和第一精密过滤装置4)进一步过滤去除杂质后，先进入pH调节区5，然后打开第一pH调节器7向pH调节区5注入0.5mol/LNaOH或HCl的溶液，来调节废水溶液的pH值为4后进入铁锈反应区9。
铁锈反应区9中注入有与进入其内的废水溶液量相配的铁锈量；铁锈粒径为0.1-1μm，投加量为每升电镀废水使用0.1kg，充分反应后送入破络区15。
c、与此同时，打开自由基溶液开关19将自由基区21内含有自由基的溶液送至破络区15，使得废水溶液与含自由基的溶液发生破络反应。
当自由基区21的两端设有相匹配的一对阴、阳电化学电极时(一个为电化学阳极，另一个为电化学阴极)，在被送至破络区的废水溶液与含有自由基的溶液混合后，打开电极电源使该对阴、阳电极通电工作，来加速破络反应的进程。
自由基区21的溶液中含有的自由基，可通过溶液投加器20直接投入过硫酸盐和/或双氧水实现，也可以通过使得溶液投加器20向自由基区投入的溶液发生电化学反应，原位生成过硫酸盐或双氧水实现。此时，自由基区21的两端设有相匹配的一对阴、阳电化学电极时(一个为电化学阳极，另一个为电化学阴极)。
d、完成破络反应后，打开排液开关16，将破络区15内的溶液送至金属回收单元29的还原反应与金属沉淀区30，用第二PH调节器26向还原反应与金属沉淀区内30注入含NaOH或HCl的溶液，pH调节幅度为0.2，来使得含金属氢氧化物分阶段沉淀。在反应完成后用金属回收装置将生成的金属沉淀从还原反应与金属沉淀区中送至外部。
当还原反应与金属沉淀区30两端设有的电化学电极时，在将破络区内的溶液送至还原反应与金属沉淀区后，同时使还原反应与金属沉淀区两端的电化学电极通电，一个成为电化学阳极，另一个成为电化学阴极，来加速还原分离过程。
从破络区送至金属回收单元内的溶液先用第二精密过滤装置27去除杂质后方送至还原反应与金属沉淀区。
具体实施例一
1)电镀废液经过沉淀单元1进行初步去杂后通过蠕动泵2送进针对电镀废水的处理单元24，并依次经多介质过滤装置3、第一精密过滤装置4进一步去除杂质；
2)打开第一pH调节器7，用0.5mol/LNaOH或HCl的溶液调节废水溶液pH为5后，进入到铁锈反应区9，铁锈粒径为0.5-1μm，投加量为每升电镀废水使用0.3kg，充分反应后，打开废水开关13送进破络区15；
3)通过溶液加投器20投加1mol/L(NH4)2SO4，并打开开关三17置于负级，开关四22置于正极，电压为15V，溶液pH为5，反应时间2小时后，断开开关四22，并将开关三17置于正极，打开开关二11，使得第一电化学阴极12和切换式电化学电极18之间形成(电化学)破络区5，打开自由基液开关19，使得原位生成的过硫酸盐进入到电化学破络区5；电压为6V，溶液pH为5，处理时间为2小时；
4)完全破络后，断开开关二11和开关三17，打开排液开关16，使得溶液进入到金属回收单元29，并用第二精密过滤器27去除杂质，可通过第二pH调节器26释放含1mol/L NaOH或HCl的溶液，pH调节幅度为0.2，与此同时，打开开关一6和开关五23，使得第二电化学阴极28和第二电化学阳极31之间形成(电化学)还原反应与金属沉淀区30，电压为6V，进而使得含金属氢氧化物分阶段沉淀，之后通过金属回收装置32进行回收。
具体实施例二
1)电镀废液经过沉淀单元1进行初步去杂后通过蠕动泵2送进处理单元24，并依次经多介质过滤装置3、第一精密过滤装置4进一步去除杂质；
2)打开第一pH调节器7，用0.5mol/LNaOH或HCl的溶液调节废水溶液pH为4后，进入到铁锈反应区9，铁锈粒径为0.1-1μm，投加量为每升电镀废水使用0.1kg，充分反应后，打开废水开关13送进破络区15；
3)通过溶液加投器20投加1mol/L(NH4)2SO4，并打开开关三17置于负级，开关四22置于正极，电压为10V，溶液pH为4，反应时间3小时后，断开开关四22，并将开关三17置于正极，打开开关二11，使得第一电化学阴极12和切换式电化学电极18之间形成(电化学)破络区5，打开自由基液开关19，使得原位生成的过硫酸盐进入到电化学破络区5；电压为10V，溶液pH为4，处理时间为1小时；
4)完全破络后，断开开关二11和开关三17，打开排液开关16，使得溶液进入到金属回收单元29，并用第二精密过滤器27去除杂质，可通过第二pH调节器26释放含0.1mol/LNaOH或HCl的溶液，pH调节幅度为0.2，使得含金属氢氧化物分阶段沉淀，之后通过金属回收装置32进行回收。
具体实施例三
1)电镀废液经过沉淀单元1进行初步去杂后通过蠕动泵2送进处理单元24，并依次经多介质过滤装置3、第一精密过滤装置4进一步去除杂质；
2)打开第一pH调节器7，用0.1mol/LNaOH或HCl的溶液调节废水溶液pH为5后，进入到铁锈反应区9，铁锈粒径为1-2μm，投加量为每升电镀废水使用0.4kg，充分反应后，打开废水开关13送进破络区15；
3)与此同时，打开自由基液开关19，通过溶液加投器20投加1mol/L过硫酸盐；
4)完全破络后，断开开关二11和开关三17，打开排液开关16，使得溶液进入到金属回收单元29，并用第二精密过滤器27去除杂质，可通过第二PH调节器26释放含0.5mol/LNaOH或HCl的溶液，pH调节幅度为0.2，与此同时，打开开关一6和开关五23，使得第二电化学阴极28和第二电化学阳极31之间形成(电化学)还原反应与金属沉淀区30，电压为10V，进而使得含金属氢氧化物分阶段沉淀，之后通过金属回收装置32进行回收。
具体实施例四
1)电镀废液经过沉淀单元1进行初步去杂后通过蠕动泵2送进处理单元24，并依次经多介质过滤装置3、第一精密过滤装置4进一步去除杂质；
2)打开第一pH调节器7，用0.1mol/LNaOH或HCl的溶液调节废水溶液pH为4后，进入到铁锈反应区9，铁锈粒径为0.1-1μm，投加量为每升电镀废水使用0.1kg，充分反应后，打开废水开关13送进破络区15；
3)与此同时，打开自由基液开关19，通过溶液加投器20投加1mol/L过硫酸盐；
4)完全破络后，打开排液开关16，使得溶液进入到金属回收单元29，并用第二精密过滤器27去除杂质，可通过第二PH调节器26释放含0.1mol/LNaOH或HCl的溶液，pH调节幅度为0.2，使得含金属氢氧化物分阶段沉淀，之后通过金属回收装置32进行回收。
具体实施例五
1)电镀废液经过沉淀单元1进行初步去杂后通过蠕动泵2送进处理单元24，并依次经多介质过滤装置3、第一精密过滤装置4进一步去除杂质；
2)打开第一pH调节器7，用0.1mol/LNaOH或HCl的溶液调节废水溶液pH为6后，进入到铁锈反应区9，铁锈粒径为1-2μm，投加量为每升电镀废水使用0.5kg，充分反应后，打开废水开关13送进破络区15；
3)与此同时，打开自由基液开关19，通过溶液加投器20投加3mol/L过硫酸盐；
4)完全破络后，打开排液开关16，使得溶液进入到金属回收单元29，并用第二精密过滤器27去除杂质，可通过第二pH调节器26释放含0.1mol/LNaOH或HCl的溶液，pH调节幅度为0.2，使得含金属氢氧化物分阶段沉淀，之后通过金属回收装置32进行回收。
具体实施例六
1)电镀废液经过沉淀单元1进行初步去杂后通过蠕动泵2送进处理单元24，并依次经多介质过滤装置3、第一精密过滤装置4进一步去除杂质；
2)打开第一pH调节器7，用0.5mol/LNaOH或HCl的溶液调节废水溶液pH为5后，进入到铁锈反应区9，铁锈粒径为0.5-1μm，投加量为每升电镀废水使用0.3kg，充分反应后，打开废水开关13送进破络区15；
3)与此同时，打开自由基液开关19，通过溶液加投器20投加投加2mol/L双氧水；
4)完全破络后，打开排液开关16，使得溶液进入到金属回收单元29，并用第二精密过滤器27去除杂质，可通过第二pH调节器26释放含0.5mol/LNaOH或HCl的溶液，pH调节幅度为0.2，使得含金属氢氧化物分阶段沉淀，之后通过金属回收装置32进行回收。
本专利方案中，利用铁锈经酸洗后，产生金属离子，可高效催化过硫酸盐或双氧水，产生自由基对电镀废水中的难去除金属络合物实现破络，能为后续分离提供有利条件。引入电化学系统搭配使用，能大大提高体系产生自由基的能力，使得应用范围更广。需要的过硫酸盐或者双氧水能通过电化学反应原位产生，操作简单，原料来源丰富，产生效率高。电化学电极材料取材容易，电极性质稳定，可在线清洗，重复利用率高。金属回收单元内，引入电化学作用辅助加速不同金属离子的分离沉淀，有助于获得高纯度的金属纯种，提高产品纯度。
上述实施方式仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。本发明还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种利用铁锈治理电镀废水实施金属回收的装置，其特征为：包括盛装有电镀废水的沉淀单元、与该沉淀单元相连接的处理单元以及金属回收单元；
所述处理单元内，靠近与所述沉淀单元连接的一端设有过滤总成，于过滤总成的后端设有铁锈承台，铁锈承台上方形成为铁锈反应区，过滤总成与铁锈承台之间形成为pH调节区，于铁锈反应区的后端设有破络区，于破络区的后端设有自由基区；所述自由基区连接有溶液投加器；
所述铁锈反应区与所述破络区之间、所述破络区与所述自由基区之间分别设有控制相应两区连通的开关，用于控制与铁锈反应后的电镀废水进入破络区和控制含有自由基的溶液进入破络区；
所述破络区与所述金属回收单元连接，能将破络反应后的溶液送至金属回收单元；
所述金属回收单元内设有还原反应与金属沉淀区，对应该还原反应与金属沉淀区连接有pH调节器和金属回收装置，pH调节器用于向还原反应与金属沉淀区内注入发生还原反应所需的溶液，金属回收装置用于将生成的金属沉淀从还原反应与金属沉淀区中送出。
2.根据权利要求1所述的利用铁锈治理电镀废水实施金属回收的装置，其特征为：在所述还原反应与金属沉淀区的前、后端设有两个电化学电极。
3.根据权利要求1或2所述的利用铁锈治理电镀废水实施金属回收的装置，其特征为：在所述破络区的前、后端设有两个电化学电极。
4.根据权利要求3所述的利用铁锈治理电镀废水实施金属回收的装置，其特征为：在所述自由基区的前、后端设有两个电化学电极。
5.根据权利要求1或2所述的利用铁锈治理电镀废水实施金属回收的装置，其特征为：在所述自由基区的前、后端设有两个电化学电极。
6.根据权利要求1所述的利用铁锈治理电镀废水实施金属回收的装置，其特征为：所述金属回收单元与所述破络区连接的一端设有精密过滤装置，所述还原反应与金属沉淀区置于该精密过滤装置的后端。
7.一种关于上述权利要求1至6中所涉及的利用铁锈治理电镀废水实施金属回收的装置的使用方法，特征为包含如下操作：
a、在沉淀单元对电镀废水进行初步去杂后，将电镀废水送入处理单元；
b、电镀废水被送入处理单元后，经过滤总成过滤去除杂质，先进入pH调节区，然后在向pH调节区注入溶液调节好废水溶液的pH值后进入铁锈反应区；
铁锈反应区中注入有与进入其内的废水溶液量相配的铁锈量；
c、废水溶液在铁锈反应区中经过充分反应后，被送至破络区，与此同时，将自由基区内含有自由基的溶液也送至破络区，使得废水溶液与含自由基的溶液发生破络反应；
d、完成破络反应后，将破络区内的溶液送至金属回收单元的还原反应与金属沉淀区，用pH调节器向还原反应与金属沉淀区内注入发生还原反应所需的溶液，且在反应完成后用金属回收装置将生成的金属沉淀从还原反应与金属沉淀区中送至外部。
8.根据权利要求7所述的使用方法，其特征为：将破络区内的溶液送至还原反应与金属沉淀区后，使还原反应与金属沉淀区两端的电化学电极通电，一个成为电化学阳极，另一个成为电化学阴极，来加速还原分离过程。
9.根据权利要求7或8所述的使用方法，其特征为：所述自由基区的溶液中含有的自由基，通过溶液投加器投入过硫酸盐和/或双氧水形成，或者通过溶液投加器向自由基区投入溶液后发生电化学反应，原位生成过硫酸盐或双氧水。
10.根据权利要求9所述的使用方法，其特征为：被送至破络区的废水溶液与含有自由基的溶液混合后，使破络区两端设置的电化学电极通电，一个成为电化学阳极，另一个成为电化学阴极，来加速破络反应。
11.根据权利要求7或8所述的使用方法，其特征为：被送至破络区的废水溶液与含有自由基的溶液混合后，使破络区两端设置的电化学电极通电，一个成为电化学阳极，另一个成为电化学阴极，来加速破络反应。
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