CN113233548A - 一种电化学支持的氯离子捕捉方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电化学支持的氯离子捕捉方法及装置,钙铝合金为阳极,以不锈钢、石墨或钛中的一种为阴极,以恒流的方式对含氯废水进行通电处理,以此实现含氯废水中氯离子的捕捉。与现有技术相比,本发明可以通过电流密度和电解时间进行精准控制,从而达到减少能耗和原料的目的,同时对设备需求较低,工艺简单,容易操作,反应条件均在常温下进行,节约能源,适合工业化生产;氯离子固定在由钙和铝组成的固体物中,方便转移和运输,安全系数高,本技术方案产物可以通过高温分解焙烧的方式对氯进行浓缩回收再利用。
Description
技术领域
本发明涉及工业废水后处理净化领域,尤其是涉及一种电化学支持的氯离子捕捉方法。
背景技术
氯离子是人和动物生命活动的一种重要的元素,广泛存在于自然界里。但是,环境中过多的氯离子数量会对人类、动植物以及生态环境的产生很多危害。过高的氯离子严重危害水环境、破坏水平衡,影响水质,对渔业生产、农业灌溉、淡水资源造成影响,严重时甚至会污染地下水和饮用水源。氯离子的危害还体现在对不锈钢的腐蚀作用上,氯离子的存在会使不锈钢表面的氧化膜溶解而失效。近年来,随着工业的不断发展,含氯废水的排放也不断增加,成为生态环境中氯离子来源的主要途径,随之而来的环境污染也越来越严重,因此,如何处理含氯废水,使排放符合国家标准,从而达到环境保护变成了目前环保方面的重大问题。
为了减少氯离子的危害,工业废水的氯离子处理技术不断产生。废水中氯离子的去除方法包括化学沉淀法、电解法、蒸发浓缩法、树脂交换法等等。化学沉淀是利用氯化物难溶于水的原理在水中加入沉淀剂,将氯离子从水中分离,该法往往消耗大量的药剂,药剂利用率较低且容易产生大量的固废,优点是操作简单、固废收集处理相对难度较低;传统的电解法去除氯离子是通过电解,使氯离子在阳极区失去电子后以氯气的形式脱离体系,此法产生的氯气理论上可以进行再次利用,但是气体的危险性决定了氯气的收集、存储和使用需要投入更多的财力、物力和人力,否则会形成新的污染,同时,低浓度的氯离子电解将消耗更多的电能,经济性不高。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述化学沉淀和电解氯气技术中的缺陷而提供一种电化学支持的氯离子捕捉方法,本技术方案将氯离子以固体物的形式从溶液中分离,实现了操作简单、能耗降低的目的。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
本发明的第一个目的是保护一种电化学支持的氯离子捕捉方法,包括:以钙铝合金为阳极,以不锈钢、石墨或钛中的一种为阴极,以恒流的方式对含氯废水进行通电处理,以此实现含氯废水中氯离子的捕捉。在电的作用下,钙铝合金中的钙和铝能够以金属离子的形式溶解下来,并与羟基形成钙铝水合物,在形成的同时与氯离子结合形成由钙铝氯组成的固体物质,从而实现氯离子从水中的分离与固定。钙铝比例改变可以调整钙铝水合物的组成及固定氯离子的能力。
进一步地,所述钙铝合金中钙的含量为50-80wt%。50-80wt%的钙含量可以使电极具有合适的导电性及对氯离子具有更好的固定作用。
进一步优选地,所述钙铝合金中钙的含量为60-70wt%。
进一步地,通电时采用的电流密度为1-10A/dm2。1-10A/dm2的电流范围可以使电极具有合适的工作状态,保证氯捕捉的稳定进行。
进一步优选地,通电时采用的电流密度为2-8A/dm2。
进一步地,通电处理的时间为1-2h。
进一步地,通电处理的操作稳定为常温。
进一步地,通电过程中,氯离子自含氯废水中转移至阳极上,并在阳极上参与构成固体产物。
进一步地,通过更换或清理阳极的形式将氯元素排出体系,使得阳极再生。
本发明的第二个目的是保护一种含氯废水处理装置,包括:
电解池,间歇式的通入含氯废水,处理完成后将达标水排放;
电源;
阳极,与所述电源连接并置于电解池中,所述阳极为钙铝合金,所述阳极与电源间可拆卸连接;
阴极,与所述电源连接并置于电解池中,所述阴极为不锈钢、石墨或钛中的一种。
本技术方案包括以下技术优势:
1)电化学作用下,捕捉氯离子的物种可以通过电流密度和电解时间进行精准控制,从而达到减少能耗和原料的目的,同时对设备需求较低,工艺简单,容易操作,反应条件均在常温下进行,节约能源,适合工业化生产。
2)相较于传统的电解产氯的除氯工艺,本发明不产生氯气,氯离子固定在由钙和铝组成的固体物中,方便转移和运输,安全系数高,本技术方案产物可以通过高温分解焙烧的方式对氯进行浓缩回收再利用。
3)除氯效果优异,本技术方案中电化学支持除氯技术具有很好的除氯效果,去除效果可以达到90%以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明,但绝不是对本发明的限制。
实施例1:
取100ml浓度为3300mg/L的氯化钠模拟含氯废水于电解池中,以50%Ca含量的钙铝合金为阳极,以不锈钢为阴极。电流密度为6A/dm2,室温下电解时间1h。电解完成后,将液体过滤。处理后的滤液剩余氯离子的含量为323mg/L,氯的去除率为90.2%。
实施例2:
取100ml浓度为3300mg/L的含氯废水于电解池中,以60%Ca含量的钙铝合金为阳极,以石墨板为阴极。电流密度为10A/dm2,室温下电解时间1h。电解完成后,将液体过滤。处理后的滤液剩余氯离子的含量为225mg/L,氯的去除率为93.2%。
实施例3:
取100ml浓度为3300mg/L的含氯废水于电解池中,以80%Ca含量的钙铝合金为阳极,以石墨板为阴极。电流密度为8A/dm2,室温下电解时间1h。电解完成后,将液体过滤。处理后的滤液剩余氯离子的含量为203mg/L,氯的去除率为93.8%。
实施例4:
取100ml浓度为3300mg/L的含氯废水于电解池中,以60%Ca含量的钙铝合金为阳极,以钛板为阴极。电流密度为6A/dm2,室温下电解时间2h。电解完成后,将液体过滤。处理后的滤液剩余氯离子的含量为125mg/L,氯的去除率为96.2%。
对比例1
取100ml浓度为3300mg/L的含氯废水于电解池中,以40%Ca含量的钙铝合金为阳极,以钛板为阴极。电流密度为6A/dm2,室温下电解时间2h。电解完成后,将液体过滤。处理后的滤液剩余氯离子的含量为554mg/L,氯的去除率为83.2%。由此可见,Ca含量低于50wt%后氯的去除率显著下降。
对比例2
取100ml浓度为3300mg/L的含氯废水于电解池中,以90%Ca含量的钙铝合金为阳极,以钛板为阴极。电流密度为6A/dm2,室温下电解时间2h。电解完成后,将液体过滤。处理后的滤液剩余氯离子的含量为447mg/L,氯的去除率为86.5%。可见Ca含量也不宜过高。
对比例3
取100ml浓度为3300mg/L的含氯废水于电解池中,以90%Ca含量的钙铝合金为阳极,以钛板为阴极。电流密度为0.5A/dm2,室温下电解时间2h。电解完成后,将液体过滤。处理后的滤液剩余氯离子的含量为1625mg/L,氯的去除率为50.8%。
对比例4
取100ml浓度为3300mg/L的含氯废水于电解池中,以90%Ca含量的钙铝合金为阳极,以钛板为阴极。电流密度为11A/dm2,室温下电解时间2h。电解完成后,将液体过滤。处理后的滤液剩余氯离子的含量为525mg/L,氯的去除率为84.1%。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于上述实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电化学支持的氯离子捕捉方法,其特征在于,包括:以钙铝合金为阳极,以不锈钢、石墨或钛中的一种为阴极,以恒流的方式对含氯废水进行通电处理,以此实现含氯废水中氯离子的捕捉。
2.根据权利要求1所述的一种电化学支持的氯离子捕捉方法,其特征在于,所述钙铝合金中钙的含量为50-80wt%。
3.根据权利要求2所述的一种电化学支持的氯离子捕捉方法,其特征在于,所述钙铝合金中钙的含量为60-70wt%。
4.根据权利要求1所述的一种电化学支持的氯离子捕捉方法,其特征在于,通电时采用的电流密度为1-10A/dm2。
5.根据权利要求4所述的一种电化学支持的氯离子捕捉方法,其特征在于,通电时采用的电流密度为2-8A/dm2。
6.根据权利要求1所述的一种电化学支持的氯离子捕捉方法,其特征在于,通电处理的时间为1-2h。
7.根据权利要求1所述的一种电化学支持的氯离子捕捉方法,其特征在于,通电处理的操作稳定为常温。
8.根据权利要求1所述的一种电化学支持的氯离子捕捉方法,其特征在于,通电过程中,氯离子自含氯废水中转移至阳极上,并在阳极上参与构成固体产物。
9.根据权利要求8所述的一种电化学支持的氯离子捕捉方法,其特征在于,通过更换或清理阳极的形式将氯元素排出体系,使得阳极再生。
10.一种含氯废水处理装置,其特征在于,包括:
电解池,间歇式的通入含氯废水,处理完成后将达标水排放;
电源;
阳极,与所述电源连接并置于电解池中,所述阳极为钙铝合金,所述阳极与电源间可拆卸连接;
阴极,与所述电源连接并置于电解池中,所述阴极为不锈钢、石墨或钛中的一种。
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