CN114956395A - 一种离心萃取-电催化联合处理高浓度含酚废水的装置和处理方法 - Google Patents

一种离心萃取-电催化联合处理高浓度含酚废水的装置和处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114956395A
CN114956395A CN202110204063.9A CN202110204063A CN114956395A CN 114956395 A CN114956395 A CN 114956395A CN 202110204063 A CN202110204063 A CN 202110204063A CN 114956395 A CN114956395 A CN 114956395A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phenol
centrifugal
extraction
containing wastewater
wastewater
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110204063.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114956395B (zh
Inventor
程海梅
黄颖
梁业新
吕海钦
孟庆国
苑明哲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenyang Institute of Automation of CAS
Original Assignee
Shenyang Institute of Automation of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenyang Institute of Automation of CAS filed Critical Shenyang Institute of Automation of CAS
Priority to CN202110204063.9A priority Critical patent/CN114956395B/zh
Publication of CN114956395A publication Critical patent/CN114956395A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114956395B publication Critical patent/CN114956395B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/26—Treatment of water, waste water, or sewage by extraction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/38—Treatment of water, waste water, or sewage by centrifugal separation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/46109—Electrodes
    • C02F2001/46133—Electrodes characterised by the material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
    • C02F2101/345—Phenols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
    • C02F2201/461—Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/4616—Power supply
    • C02F2201/4617—DC only
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Abstract

本发明属于工业废水处理领域，公开了一种离心萃取‑电催化联合处理高浓度含酚废水的装置和处理方法。本发明通过离心萃取处理高浓度含酚废水，利用调节萃取剂的组分、流量、油水流量比实现对不同浓度和处理流量的含酚废水的高效脱酚；再利用电催化技术联合处理萃取后的低浓度含酚废水，通过制备新型铁基镀铜电极替代纯铜电极，不仅大大降低电解成本，还与钌铱阳极产生协同催化效应，且废水在流动状态下电解，在电极附近形成了酚浓度梯度变化，促进了酚类物质的降解，使排放的酚含量达到排放标准。

Description

一种离心萃取-电催化联合处理高浓度含酚废水的装置和处 理方法
技术领域
本发明属于工业废水处理领域，特别涉及一种离心萃取-电催化联合处理高浓度含酚废水的装置和处理方法。
背景技术
高浓度含酚废水来源广、危害大，主要来源于制药、酚类生产及酚醛树脂生产等行业，是工业生产中常见的高毒性、难降解废水，如未经妥善处理后排放将造成严重环境污染。为此，国家对含挥发性酚废水制定了严格的排放标准。然而，酚类化合物又是一种重要的工业原料，用途十分广泛，例如树脂合成、药品和染料等。因此，寻找一种适合高浓度含酚废水治理和酚类物质回收的方法尤为重要。
溶剂萃取法由于具有高效性、高选择性，已在高浓度含酚废水处理方面取得了一定的应用，目前工业通常采用混合-澄清槽、填料萃取塔或离心萃取器来萃取脱酚。萃取塔及其填料的价格相对离心萃取器贵，并且填料表面极易堵塞，降低萃取效率，且容易出现严重的返混现象，而利用蒸馏法回收萃取剂的能耗较大，萃取剂损失严重、成本较高。而澄清槽则占地面积大，且萃取效率低。中国专利公开文本201110350071.0公布了一种葵二酸生产含酚废水的处理方法，包括萃取、反萃取、蒸发、调节、缺氧生化、好氧生化，处理后的废水可实现达标排放或回用，但该发明工艺步骤繁多复杂，且反萃取步骤采用碱液为质量浓度5～30％的NaOH或者KOH溶液，30％的碱液会导致萃取剂磷酸酯类的降解，影响萃取剂的循环使用，降低萃取效率，增加成本。本发明研究团队的中国专利公开文本201820685243.7和201910461707.5公开了一种可用于含酚废水处理的智能离心系统、中国专利公开文本201810117239.5公开了一种离心萃取高浓度含酚废水及其资源化的方法，可将超高浓度含酚废水进行预处理，但考虑到经济性和简化操作流程，萃取后的低浓度含酚废水未达到生化处理或者排放标准。中国专利公开文本201610319857.9公开了一种含酚废水处理工艺，采用电化学氧化技术对含酚废水进行处理，取得较好效果，但该发明电解过程用时较长，且阴极采用纯铜电极，成本较高，无法和离心萃取系统进行联合处理，需研发新电极和新电解工艺。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种高效简易的离心萃取-电催化联合处理超高浓度含酚废水的方法。通过离心萃取处理高浓度含酚废水，利用调节萃取剂的组分、流量、油水流量比实现对不同浓度和处理流量的含酚废水的高效脱酚；再利用电催化技术联合处理萃取后的低浓度含酚废水，通过制备新型铁基镀铜电极替代纯铜电极，实现对酚类的高效降解，使排放的酚含量达到排放标准，并大大降低了超高浓度含酚废水的处理成本。
本发明另一目的在于提供上述高效简易的离心萃取-电催化联合处理超高浓度含酚废水的装置。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种高效简易的离心萃取-电催化联合处理超高浓度含酚废水的方法，包括以下步骤：
(1)离心萃取处理：
将超高浓度含酚废水经泵依次流入多个串联的离心分离器，待高浓度含酚废水从末端离心萃取器的出料口流出时，将萃取剂逆向泵入多个串联的离心萃取器，对含酚废水进行连续多级逆流萃取处理；
(2)电催化降解
将步骤(1)离心萃取处理后的废水输送至储罐中，然后泵入电解水槽中，再由电极在直流电源的驱动下完成对电解水槽中残留酚类的电催化降解。
步骤(1)中所述的超高浓度含酚废水浓度范围为30000mg/L～60000mg/L，pH值范围为0.6～2。
步骤(1)中所述的多个串联的离心分离器优选为2-4个串联的离心分离器；
步骤(1)中所述的萃取剂包括络合剂和稀释剂，其中络合剂为TBP、N235中的一种或两种，稀释剂为磺化煤油；所述的萃取剂中稀释剂的体积百分比为50-70％；
优选的，步骤(1)中所述的萃取剂为TBP、N235和稀释剂的混合物，其中稀释剂的体积百分比为50-70％，TBP的体积百分比为25-30％，N235的体积百分比为0-25％。
步骤(1)中所述的离心萃取器的转速为3000r/min～5000r/min，萃取油水体积相比为1:3～3:1，萃取平衡时间为萃取级数×(3～5)min。
步骤(2)中在对水槽中残留酚类进行降解前，优选为向电解水槽中加入NaCl，用于增加废水的导电性和促进氯自由基的生成，其中NaCl加入量和水槽中含酚废水的质量比为0.1～4:1000。
步骤(2)中所述的电极中阳极为涂覆钌铱催化剂的多孔纯钛板，主要活性成分为金属钌和金属铱；所述的电极中阴极为铁基镀铜多孔板。
优选的，步骤(2)中所述的阴极铁基镀铜多孔板由以下方法制备得到：首先将多孔铁板浸泡于酸中超声处理以除去铁板表面的氧化物，然后取出并浸入含有15～30g/L硫酸铜和0～1g/L硫酸的混合溶液中，2～3分钟后取出，垂直翻转后再次浸入原含有15～30g/L硫酸铜和0～1g/L硫酸的混合溶液中，继续浸2～3分钟后取出，用去离子水流过镀铜电极表面，除去残留铜离子后，180～250℃煅烧30～60min后即得阴极铁基镀铜多孔板。其中浸泡于酸中超声处理以除去铁板表面的氧化物优选为浸泡于15～45g/L的硫酸溶液中，超声10～30min。
步骤(2)中所述的电极相邻的两片阳极板和阴极板的间距为3～6毫米，优选为4毫米；步骤(2)中阳极的片数为4-16片，阴极为5-17片。
步骤(2)中所述的电催化降解的电流密度为5.5～12.5mA/cm2；步骤(2)中泵入电解水槽中含酚废水的流量为25～90mL/min。
步骤(2)中所述的水槽中的废水以间歇式或连续式进行电解反应，所述连续式是通过持续恒流泵水实现；所述间歇式包括静态和内循环流动，其中静态是指不需要搅拌，保持电解过程废水静止存于反应容器中；内循环通过循环泵水实现。
优选的，步骤(2)中所述的水槽中的废水以静态进行电解反应。
步骤(1)中离心萃取结束后还包括对萃取剂的反萃处理和萃取剂的再生，具体步骤如下：将步骤(1)中离心萃取后的含酚萃取剂泵入多级离心萃取器，待含酚萃取剂流出后，反萃剂逆向流入多级离心萃取器，对含酚萃取剂进行连续多级逆流离心反萃处理，使得萃取剂再生。
所述的反萃剂为质量浓度为7％～15％的NaOH溶液，反萃效果为萃取剂再生和含酚物质以酚钠的形态富集。
一种高效简易的离心萃取-电催化联合处理超高浓度含酚废水的装置，主要包括萃取段和电解模块。所述萃取段包括通过管道串联连接的第一储罐、第一恒流泵、第一离心分离器、第二离心分离器、……、第n离心分离器、第二恒流泵以及第二储罐；所述电解模块包括由管道依次串联连接的第五储罐、第五恒流泵、电解水槽和第六储罐，其中电解水槽里面设置有电极以及与电极连接的直流电源；萃取段的第二储罐通过管道与电解模块的第五储罐相连。
所述的n＝2-4；
优选的，所述的高效简易的离心萃取-电催化联合处理超高浓度含酚废水的装置还包括反萃段，所述反萃段包括由管道依次串联的第三储罐、第三恒流泵、第n+1个离心萃取器、第n+2个离心萃取器、……、第n+N个离心萃取器、第四恒流泵和第四储罐；其中反萃段的第三储罐与萃取段的第二储罐通过管道连接，反萃段的第四储罐与萃取段的第一储罐通过管道连接。
所述的N＝3-5。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
(1)本发明采用离心萃取器对超高浓度含酚废水进行预处理，与萃取塔和澄清槽相比，操作简单，存液量小，开停车方便，萃取时间短；采用2～4级逆流离心络合萃取，萃取率高，工艺简单，且采用络合萃取，萃取剂回收采用反萃法，比蒸馏法回收萃取剂更节能，反萃剂浓度较低，避免了萃取剂的降解。
(2)本发明采用电催化对萃余水进行降解处理即可排出，采用铁基镀铜电极代替纯铜作为阴极，不仅大大降低电解成本，还与钌铱阳极产生协同催化效应，且废水在流动状态下电解，在电极附近形成了酚浓度梯度变化，促进了酚类物质的降解。
(3)本发明优化了电解工艺，通过调节电流密度、NaCl添加量、处理流量等，拓宽了电极对不同浓度含酚废水的处理范围，提高了与离心萃取器的联合处理效率。
附图说明
图1为本发明含酚废水离心萃取-电催化联合处理装置示意图。
图2为本发明不同阴极降解含酚废水的性能曲线。
图3为本发明不同NaCl添加量电解含酚废水的性能曲线。
图4为本发明不同电流密度电解含酚废水的性能曲线。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。
实施例1
本发明所述的一种离心萃取-电催化联合处理高浓度含酚废水的装置和处理方法，所述的装置具体如图1所示，该装置由萃取段(101)、反萃段(102)和电解模块(103)组成。其中萃取段由通过管道串联的第一储罐(1)、第一恒流泵(2)、第一离心萃取器(3)、第二离心萃取器(4)、第二恒流泵(5)和第二储罐(6)组成；反萃段由通过管道串联连接的第三储罐(7)、第三恒流泵(8)、第三离心萃取器(9)、第四离心萃取器(10)、第五离心萃取器(11)、第四恒流泵(12)和第四储罐(13)组成；电解模块由第五储罐(14)、第五恒流泵(15)、水槽(16)、电极(17)、直流电源(18)和第六储罐(19)组成。反萃段的第三储罐(7)与萃取段的第二储罐(6)通过管道连接，反萃段的第四储罐(13)与萃取段的第一储罐(1)通过管道连接。萃取段的第二储罐(6)通过管道与电解模块的第五储罐(14)相连。
在萃取段，超高浓度含酚废水通过第一恒流泵(2)从第一储罐(1)输送至多级离心萃取器，待废水流出后，萃取剂开始通过第二恒流泵(5)从第二储罐(6)连续输送至多级离心萃取器，对含酚废水进行连续多级逆流离心萃取处理。其中，多级离心萃取器由第一离心萃取器(3)和第二离心萃取器(4)串联组成，并可根据萃取效果增减串联级数。萃取段达到的效果为：浓度为40000～60000mg/L超高浓度含酚废水经过深度萃取为浓度为50～200mg/L的低浓度废水，输送至电解模块进行进一步处理；同时去除的酚类在萃取剂中富集，输送至反萃段。
在电解模块中，步骤(1)离心萃取处理后的废水通过第二离心萃取器(4)输送至第五储罐(14)中，再根据含酚量通过第五恒流泵(15)调节进入水槽(16)废水流量，最后由电极(17)在直流电源(18)的驱动下完成对废水中残留酚类的降解，达到GB8978-1996所述的0.5mg/L以下的排放标准。
在反萃段，步骤(1)离心萃取后的含酚萃取剂通过第一离心萃取器(3)由第四恒流泵(12)输送至多级离心萃取器，待含酚萃取剂流出后，反萃剂开始通过第三恒流泵(8)从第三储罐(7)输送至多级离心萃取剂中，对含酚萃取剂进行连续多级逆流离心反萃处理，使萃取剂再生回流至第二储罐(6)，同时反萃液将酚类物质富集输送至第四储罐(13)中。其中多级离心萃取器进行反萃处理，由第三离心萃取器(9)、第四离心萃取器(10)和第五离心萃取器(11)组成。反萃段达到的效果为：将萃取剂中的酚类富集到反萃剂中，形成酚钠，同时使萃取剂再生，回流到萃取段。
实施例2
采用不同的萃取剂对高浓度含酚废水进行处理，具体工艺参数如下：
将酚含量为44891mg/L的含酚废水通过第一恒流泵(2)从第一储罐(1)输送至第一离心萃取器(3)和第二离心萃取器(4)，废水流量为16mL/min，待废水从第二离心萃取器(4)重相出料口流出后，萃取剂从第二离心萃取器(4)轻相进料口开始供料，萃取剂为50％TBP-50％磺化煤油，流量为16mL/min，油水相比为1:1，离心萃取器转速为3000r/min，待萃取剂从第一离心萃取器(3)轻相出料口流出后，8分钟后达到萃取平衡，对含酚废水进行连续2级逆流离心萃取，测试萃余水中苯酚含量为75mg/L，萃取率达99.83％；反萃剂为10％NaOH，流量为8mL/min，萃取级数为3级，离心萃取器转速为3000r/min，反萃后的萃取剂循环使用。
将酚含量为34250mg/L的含酚废水通过第一恒流泵(2)从第一储罐(1)输送至第一离心萃取器(3)和第二离心萃取器(4)，废水流量为30mL/min，待废水从第二离心萃取器(4)重相出料口流出后，萃取剂从第二离心萃取器(4)轻相进料口开始供料，萃取剂为25％N235-25％TBP-50％磺化煤油，流量为10mL/min，油水相比为1:3，离心萃取器转速为3200r/min，待萃取剂从第一离心萃取器轻相出料口流出后，8分钟后达到萃取平衡，对含酚废水进行连续2级逆流离心萃取，测试萃余水中苯酚含量为48mg/L，萃取率达99.86％；反萃剂为5％NaOH，流量为5mL/min，萃取级数为3级，离心萃取器转速为3000r/min，反萃后的萃取剂循环使用。
将酚含量为34359mg/L的含酚废水通过供料泵从通过第一恒流泵(2)从第一储罐(1)输送至第一离心萃取器(3)和第二离心萃取器(4)，废水流量为10mL/min，待废水从第二离心萃取器(4)重相出料口流出后，萃取剂从第二离心萃取器(4)轻相进料口开始供料，萃取剂为30％TBP-70％磺化煤油，流量为30mL/min，油水相比为3:1，离心萃取器转速为3500r/min，待萃取剂从第一离心萃取器轻相出料口流出后，10分钟后达到萃取平衡，对含酚废水进行连续2级逆流离心萃取；含酚萃取剂进入第三离心萃取器(9)、第四离心萃取器(10)、第五离心萃取器(11)进行反萃，反萃剂为7％NaOH，流量为5mL/min，萃取级数为3级，离心萃取器转速为3000r/min，反萃后的萃取剂循环62次萃取酚含量为34359mg/L的原始含酚废水，所有62次萃余水汇总测试其中苯酚含量为200mg/L，萃取率约99.41％。
实施例3
将离心萃取后的含酚废水储存在第五储罐(14)中，由于本申请人不止做了实施例2中三种工艺的离心萃取，所以第五储罐(14)中是多次离心萃取后的萃余水，萃余水中苯酚含量为48～200mg/L(只要有离心萃取后的萃余水，就可以进行相应的电催化操作，因此电催化中处理的含酚废水浓度可以为48～200mg/L中的任意一种)，并向所述第五储罐(14)中加入NaCl，浓度为1g/L。
本发明对电催化系统的性能测试的条件为：在1200mL经过萃取段处理后的含酚废水中加入NaCl，插入电极后，调节直流稳压电源的恒流模式至所需电流，废水以一定的流量流过电极，再以相同的流量连续流出反应器，反应器启动前先以静止状态电解90min，再通过泵恒定流入一定流量的含酚废水，流量优选值为25mL/min。废水中酚类含量的测定方法为4-氨基安替比林分光光度法(HJ503-2009)。以下所述的测试条件均为单个电催化模块的性能。
电催化工艺一：取上述苯酚含量为200mg/L的含酚废水1200mL通过第五恒流泵(15)调节进入水槽(16)废水流量为60mL/min，插入电极(17)8阳极(钌铱电极)+9阴极(铁基镀铜电极)，板间距(4mm)，调节直流稳压电源(18)的恒流模式至电流密度为6.25mA/cm2，对废水中残留酚类的降解，达到GB8978-1996所述的0.5mg/L以下的排放标准，电解每升废水的耗电量为11.1Wh/L。
电催化工艺二：取上述苯酚含量为100mg/L的含酚废水1200mL通过第五恒流泵(15)调节进入水槽(16)废水流量为90mL/min，插入电极(17)8阳极(钌铱电极)+9阴极(铁基镀铜电极)，板间距(4mm)，调节直流稳压电源(18)的恒流模式至电流密度为6.25mA/cm2，对废水中残留酚类的降解，达到GB8978-1996所述的0.5mg/L以下的排放标准，电解每升废水的耗电量为7.4Wh/L。
电催化工艺三：取上述苯酚含量为200mg/L的含酚废水1200mL通过第五恒流泵(15)调节进入水槽(16)废水流量为25mL/min，插入电极(17)4阳极(钌铱电极)+5阴极(铁基镀铜电极)，板间距(4mm)，调节直流稳压电源(18)的恒流模式至电流密度为6.25mA/cm2，对废水中残留酚类的降解，达到GB8978-1996所述的0.5mg/L以下的排放标准，电解每升废水的耗电量为16Wh/L。
本实施例所述的阴极铁基镀铜多孔板由以下方法制备得到：首先将多孔铁板浸泡于15g/L的硫酸溶液中，超声10分钟后取出，然后浸入含有30g/L硫酸铜和1g/L硫酸的溶液中，3分钟后取出，垂直翻转后浸入原硫酸铜溶液，继续浸3分钟后取出，用去离子水流过镀铜电极表面，除去残留铜离子后，250℃煅烧60min后即得阴极铁基镀铜多孔板。
实施例4
为讨论不同阳极对电催化效果的影响，在4阳极(钌铱电极)、5阴极(铁基镀铜)、板间距(4mm)、NaCl加入量(1g/L)和恒电流(5A，折合电流密度为6.25mA/cm2)、含酚废水浓度为100mg/L、含酚废水处理量为1200mL、间歇状态即静止处理的工艺基础上，将其中的铁基镀铜阴极分别替换为不锈钢阴极和纯铜阴极，不同阴极降解含酚废水的性能曲线如图2所示，从图2中可以看出，本发明的铁基镀铜阴极降解性能最佳，降解速率大于不锈钢和纯铜阴极，说明铁基镀铜阴极在电解过程中，能与钌铱电极形成协同电催化作用。
实施例5
为讨论不同NaCl添加量对电解含酚废水的影响，本发明在4阳极(钌铱电极)、5阴极(铁基镀铜)、板间距(4mm)、NaCl加入量(1g/L)和恒电流(5A，折合电流密度为6.25mA/cm2)、含酚废水浓度为100mg/L、含酚废水处理量为1200mL、间歇状态即静止处理的工艺基础上，改变其中NaCl添加量，不同NaCl添加量对电催化的影响如图3所示，从图3中可以看出，无NaCl添加的情况下，酚类降解缓慢；而随着NaCl的加入，加入量越多，降解速率越快，降解至1mg/L所需的时间由远小于90min，提高至60min以内，说明加入的氯离子参与电解反应。利用余氯试纸测试，并未测得余氯(余氯小于测量下限0.025mg/L)，说明加入的NaCl未发生化学反应，生成次氯酸、次氯酸钠等物质，而是产生寿命短、氧化性强的氯自由基，有利于提高电极对酚类的降解效率。对于需要更快降解速率或更大处理量的场景，可通过适当增加NaCl的加入量实现。
实施例6
为讨论不同密度对电解含酚废水的影响，本发明在4阳极(钌铱电极)、5阴极(铁基镀铜)、板间距(4mm)、NaCl加入量(1g/L)和恒电流(5A，折合电流密度为6.25mA/cm2)、含酚废水浓度为100mg/L、含酚废水处理量为1200mL、间歇状态即静止处理的工艺的基础上，改变电流密度，不同电流密度电解含酚废水的性能曲线如图4所示，从图4可以看出，电流越大，降解速率越快。电流密度由6.25mA/cm2增加到8.75mA/cm2)，前30min，8.75mA/cm2的降解速率大于6.25mA/cm2，但后60min，6.25mA/cm2的降解速率大于8.75mA/cm2，电解至酚含量小于1mg/L所需的时间同为90min；电流密度增加至12.5mA/cm2，为6.25mA/cm2的两倍，但是电解至酚含量小于1mg/L所需的时间仅由90min提高至70min，说明降解效率降低，耗电量增加。但是，当电流密度降至5.5mA/cm2，则90min内无法完成降解，若延长降解时间，则耗电量仍旧会上升，因此，6.25mA/cm2为最佳电流密度。
实施例7
本实施例为验证钌铱-铁基镀铜电极的三种电解状态，包括连续式流动、循环流动和间歇，对含酚废水处理性能。在4阳极(钌铱电极)、5阴极(铁基镀铜)、板间距(4mm)、NaCl加入量(1g/L)和恒电流(5A，折合电流密度为6.25mA/cm2)、含酚废水浓度为100mg/L、含酚废水处理量为1200mL、间歇状态即静止处理的工艺基础上，改变电解状态，电解状态的差异为：间歇状态不需要搅拌，保持电解过程废水静止存于反应容器中；连续式流动状态为废水以一定的流量流过电极，再以相同的流量连续流出反应器，反应器启动前先以间歇状态电解90min，再通过泵恒定流入一定流量的含酚废水，流量优选值为25mL/min；循环流动状态为通过泵按一定流量电极一侧的废水泵到电极另一侧，使电极间的废水流动，但不连续通过未处理的含酚废水，循环流量为450mL/min。
结果如下表1所示，由表1可得，废水处理速率为连续流动＞循环流动＞间歇，其原因为间歇状态下，电极间废水的含酚量急剧降低，但由于缺乏搅拌，电极外的酚类只能通过浓度差扩散到电极内部，导致电极产生的自由基作用于酚类的效率低。利用循环流动的方式，可使电极间和电极外的废水充分混合，使电极间的酚类浓度较间歇状态大幅提高，提高了电解效率。连续流动状态下，含酚废水仅能由电极的一端通过电极内部流动至另一端，电极产生的自由基能够持续不断地作用于酚类，使该状态下的自由基效率最高，降解性能达到最佳。
表1连续流动、循环流动和间歇电解含酚废水性能的对比
Figure BDA0002949728930000111
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种离心萃取-电催化联合处理超高浓度含酚废水的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)离心萃取处理：
将超高浓度含酚废水经泵依次流入多个串联的离心分离器，待高浓度含酚废水从末端离心萃取器的出料口流出时，将萃取剂逆向泵入多个串联的离心萃取器，对含酚废水进行连续多级逆流萃取处理；
(2)电催化降解
将步骤(1)离心萃取处理后的废水输送至储罐中，然后泵入电解水槽中，再由电极在直流电源的驱动下完成对电解水槽中残留酚类的电催化降解。
2.根据权利要求1所述的离心萃取-电催化联合处理超高浓度含酚废水的方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的超高浓度含酚废水浓度范围为30000mg/L～60000mg/L，pH值范围为0.6～2；
步骤(1)中所述的萃取剂包括络合剂和稀释剂，其中络合剂为TBP、N235中的一种或两种，稀释剂为磺化煤油；所述的萃取剂中稀释剂的体积百分比为50-70％；
步骤(1)中所述的多个串联的离心分离器指2-4个串联的离心分离器；
步骤(1)中所述的离心萃取器的转速为3000r/min～5000r/min，萃取油水体积相比为1:3～3:1，萃取平衡时间为萃取级数×(3～5)min。
3.根据权利要求1所述的离心萃取-电催化联合处理超高浓度含酚废水的方法，其特征在于：
步骤(2)中在对水槽中残留酚类进行降解前，先向电解水槽中加入NaCl，用于增加废水的导电性和促进氯自由基的生成，其中NaCl加入量和水槽中含酚废水的质量比为0.1～4:1000。
4.根据权利要求1所述的离心萃取-电催化联合处理超高浓度含酚废水的方法，其特征在于：
步骤(2)中所述的电极中阳极为涂覆钌铱催化剂的多孔纯钛板，主要活性成分为金属钌和金属铱；所述的电极中阴极为铁基镀铜多孔板。
5.根据权利要求4所述的离心萃取-电催化联合处理超高浓度含酚废水的方法，其特征在于：
步骤(2)中所述的阴极铁基镀铜多孔板由以下方法制备得到：首先将多孔铁板浸泡于酸中超声处理以除去铁板表面的氧化物，然后取出并浸入含有15～30g/L硫酸铜和0～1g/L硫酸的混合溶液中，2～3分钟后取出，垂直翻转后再次浸入原含有15～30g/L硫酸铜和0～1g/L硫酸的混合溶液中，继续浸2～3分钟后取出，用去离子水流过镀铜电极表面，除去残留铜离子后，180～250℃煅烧30～60min后即得阴极铁基镀铜多孔板。
6.根据权利要求1所述的离心萃取-电催化联合处理超高浓度含酚废水的方法，其特征在于：
步骤(2)中所述的电极相邻的两片阳极板和阴极板的间距为3～6毫米；步骤(2)中阳极的片数为4-16片，阴极为5-17片；
步骤(2)中所述的电催化降解的电流密度为5.5～12.5mA/cm2；步骤(2)中泵入电解水槽中含酚废水的流量为25～90mL/min。
7.根据权利要求1所述的离心萃取-电催化联合处理超高浓度含酚废水的方法，其特征在于：
步骤(2)中所述的水槽中的废水以间歇式或连续式进行电解反应；
所述连续式是通过持续恒流泵水实现；
所述间歇式包括静态和内循环流动，其中静态是指不需要搅拌，保持电解过程废水静止存于反应容器中；内循环通过循环泵水实现。
8.根据权利要求1所述的离心萃取-电催化联合处理超高浓度含酚废水的方法，其特征在于：
步骤(1)中离心萃取结束后还包括对萃取剂的反萃处理和萃取剂的再生，具体步骤如下：将步骤(1)中离心萃取后的含酚萃取剂泵入多级离心萃取器，待含酚萃取剂流出后，反萃剂逆向流入多级离心萃取器，对含酚萃取剂进行连续多级逆流离心反萃处理，使得萃取剂再生；
所述的反萃剂为质量浓度为7％～15％的NaOH溶液。
9.一种离心萃取-电催化联合处理超高浓度含酚废水的装置，其特征在于主要包括萃取段和电解模块；所述萃取段包括通过管道串联连接的第一储罐、第一恒流泵、第一离心分离器、第二离心分离器、……、第n离心分离器、第二恒流泵以及第二储罐；所述电解模块包括由管道依次串联连接的第五储罐、第五恒流泵、电解水槽和第六储罐，其中电解水槽里面设置有电极以及与电极连接的直流电源；萃取段的第二储罐通过管道与电解模块的第五储罐相连；
所述的n＝2-4。
10.根据权利要求9所述的离心萃取-电催化联合处理超高浓度含酚废水的装置，其特征在于：
所述的离心萃取-电催化联合处理超高浓度含酚废水的装置还包括反萃段，所述反萃段包括由管道依次串联的第三储罐、第三恒流泵、第n+1个离心萃取器、第n+2个离心萃取器、……、第n+N个离心萃取器、第四恒流泵和第四储罐；其中反萃段的第三储罐与萃取段的第二储罐通过管道连接，反萃段的第四储罐与萃取段的第一储罐通过管道连接；
所述的N＝3-5。
CN202110204063.9A 2021-02-24 2021-02-24 一种离心萃取-电催化联合处理高浓度含酚废水的装置和处理方法 Active CN114956395B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110204063.9A CN114956395B (zh) 2021-02-24 2021-02-24 一种离心萃取-电催化联合处理高浓度含酚废水的装置和处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110204063.9A CN114956395B (zh) 2021-02-24 2021-02-24 一种离心萃取-电催化联合处理高浓度含酚废水的装置和处理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114956395A true CN114956395A (zh) 2022-08-30
CN114956395B CN114956395B (zh) 2023-08-11

Family

ID=82972646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110204063.9A Active CN114956395B (zh) 2021-02-24 2021-02-24 一种离心萃取-电催化联合处理高浓度含酚废水的装置和处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114956395B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101723528A (zh) * 2009-12-04 2010-06-09 山西焦化股份有限公司 高浓度含酚废水的络合离心萃取法
CN101967017A (zh) * 2010-11-05 2011-02-09 北京化工大学 一种用于废水处理的电化学装置及使用所述装置处理废水的方法
CN102531082A (zh) * 2011-12-23 2012-07-04 蓝星环境工程有限公司 一种用于2,4-d农药生产废水处理的萃取剂
US20170113957A1 (en) * 2015-06-05 2017-04-27 Nicholas Eckelberry Systems and methods for reduction of total organic compounds in wastewater
CN207259309U (zh) * 2017-09-25 2018-04-20 山东潍焦控股集团有限公司 粗酚精制含酚废水预处理设备
CN110104869A (zh) * 2019-05-30 2019-08-09 广州中国科学院沈阳自动化研究所分所 移动式高浓度工业含酚废水无害化处理系统及方法
CN110117034A (zh) * 2018-02-06 2019-08-13 广州中国科学院沈阳自动化研究所分所 一种离心萃取高浓度含酚废水及其资源化的方法
CN110144590A (zh) * 2019-05-31 2019-08-20 深圳市泓达环境科技有限公司 碱性含铜蚀刻废液再生及氨氮废水循环系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101723528A (zh) * 2009-12-04 2010-06-09 山西焦化股份有限公司 高浓度含酚废水的络合离心萃取法
CN101967017A (zh) * 2010-11-05 2011-02-09 北京化工大学 一种用于废水处理的电化学装置及使用所述装置处理废水的方法
CN102531082A (zh) * 2011-12-23 2012-07-04 蓝星环境工程有限公司 一种用于2,4-d农药生产废水处理的萃取剂
US20170113957A1 (en) * 2015-06-05 2017-04-27 Nicholas Eckelberry Systems and methods for reduction of total organic compounds in wastewater
CN207259309U (zh) * 2017-09-25 2018-04-20 山东潍焦控股集团有限公司 粗酚精制含酚废水预处理设备
CN110117034A (zh) * 2018-02-06 2019-08-13 广州中国科学院沈阳自动化研究所分所 一种离心萃取高浓度含酚废水及其资源化的方法
CN110104869A (zh) * 2019-05-30 2019-08-09 广州中国科学院沈阳自动化研究所分所 移动式高浓度工业含酚废水无害化处理系统及方法
CN110144590A (zh) * 2019-05-31 2019-08-20 深圳市泓达环境科技有限公司 碱性含铜蚀刻废液再生及氨氮废水循环系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN114956395B (zh) 2023-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104261622A (zh) 一种芬顿污水处理工艺及其设备
JP4663012B2 (ja) 窒素化合物の逆転電気透析−電気化学的廃水処理工程
CN103771650B (zh) 一种煤气化废水的处理方法
CN105776738B (zh) 一种有机废水预处理的方法和装置
EP2365941A1 (en) Treatment of solutions or wastewater
US11884569B2 (en) System for biological nitrogen removal and negative carbon discharge from wastewater with low carbon-to-nitrogen ratio
KR100310272B1 (ko) 전기화학적 폐수 처리 장치
CN105859028A (zh) 一种处理线路板碱性蚀刻氨氮废水的工艺
CN111499056A (zh) 一种精细化工尾水中水回用的深度处理系统及方法
CN110240331B (zh) 使用电解和气浮处理沼液进行沼气脱硫的方法及系统
CN114956395B (zh) 一种离心萃取-电催化联合处理高浓度含酚废水的装置和处理方法
CN106608696A (zh) 一种基于edi和络合剂的选择性分离重金属离子的方法
CN113213587A (zh) 一种处理含甲醛废水的装置及方法
CN114455762B (zh) 一种废水处理系统及其在电池正极材料生产废水处理中的应用
CN1179889C (zh) 一种废水的处理设备
CN1353088A (zh) 染料废水的电化学处理方法
US5225054A (en) Method for the recovery of cyanide from solutions
CN115259515A (zh) 一种高浓废液处理系统和处理方法
CN210559900U (zh) 一种化学镍废水电催化氧化处理系统
CN211999346U (zh) 一种乳化液废水的处理系统
CN114315021A (zh) 一种垃圾填埋场中后期渗滤液的全量处理系统和方法
CN108624900B (zh) 一种以废液煤浆电解制氢的方法
Aryanti et al. The influence of applied current density and agitation speed during electrocoagulation of textile wastewater
CN107253781B (zh) 一种酸性含铜废液循环处置回收的方法
CN207537279U (zh) 一种深度处理高浓度焦化废水的处理系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant