CN116495840B - 一种二氧化铅电极及其制备方法和应用、电解耦合超稳矿化处理含重金属废水的方法 - Google Patents

一种二氧化铅电极及其制备方法和应用、电解耦合超稳矿化处理含重金属废水的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116495840B
CN116495840B CN202310727495.7A CN202310727495A CN116495840B CN 116495840 B CN116495840 B CN 116495840B CN 202310727495 A CN202310727495 A CN 202310727495A CN 116495840 B CN116495840 B CN 116495840B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lead
wastewater
hydrotalcite
heavy metal
mineralizer
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.)
Active
Application number
CN202310727495.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116495840A (zh
Inventor
赵宇飞
刘世华
段雪
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.)
Beijing University of Chemical Technology
Original Assignee
Beijing University of Chemical Technology
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 Beijing University of Chemical Technology filed Critical Beijing University of Chemical Technology
Priority to CN202310727495.7A priority Critical patent/CN116495840B/zh
Publication of CN116495840A publication Critical patent/CN116495840A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116495840B publication Critical patent/CN116495840B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5236—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
    • 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
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/16—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from metallurgical processes, i.e. from the production, refining or treatment of metals, e.g. galvanic wastes

Abstract

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种二氧化铅电极及其制备方法和应用、电解耦合超稳矿化处理含重金属废水的方法。本发明提供的二氧化铅电极的制备方法包括以下步骤：将含铅废水与水滑石超稳矿化剂进行沉淀反应，得到含铅沉淀；将所述含铅沉淀与硝酸混合，进行溶解，得到硝酸铅溶液；将所述硝酸铅溶液作为电沉积液，进行电沉积，得到所述二氧化铅电极。本发明提供的制备方法将含铅废水经过水滑石超稳矿化剂富集回收的含铅沉淀溶解，所得硝酸铅溶液作为合成原料，从而实现铅电极的绿色合成及资源再利用；所得铅电极可作为后续电解耦合超稳矿化处理含重金属废水工艺中的阳极，成本低且结构稳定。

Description

一种二氧化铅电极及其制备方法和应用、电解耦合超稳矿化 处理含重金属废水的方法
技术领域
本发明属于电池技术领域，具体涉及一种二氧化铅电极及其制备方法和应用、电解耦合超稳矿化处理含重金属废水的方法。
背景技术
随着化工、制革、电镀冶金等行业的发展，每年有大量含重金属废水需要处理。铅、铜、镍、锌等重金属离子在土壤、水体中的过量存在会对人类的生命健康造成巨大的威胁。含重金属废水的处理主要包括化学沉淀法、吸附法、膜处理、电处理、生物处理等方法，目前工业处理主要以化学沉淀法为主，需要消耗大量化学原料，产生大量危废污泥，容易产生二次污染，且造成了大量重金属资源的浪费。
在处理高浓度重金属废水的过程中，电化学方法是一种非常清洁、多功能和环境兼容的技术，它从废水中回收金属，使其处于最有价值的状态，不仅可以处理水体重金属污染问题，还可以回收有价值的金属资源。制约电化学方法在重金属废水处理规模化应用的原因主要包括两个方面，一是重金属离子浓度很大程度上影响着电化学方法的使用效果与经济效益；二是目前电解装置电极常常需要使用贵金属稳定阳极，投资、运行成本较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二氧化铅电极及其制备方法和应用、电解耦合超稳矿化处理含重金属废水的方法，本发明提供的制备方法制备得到的二氧化铅电极成本低且结构稳定。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种二氧化铅电极的制备方法，包括以下步骤：
将含铅废水与水滑石超稳矿化剂进行沉淀反应，得到含铅沉淀；
将所述含铅沉淀与硝酸混合，进行溶解，得到硝酸铅溶液；
将所述硝酸铅溶液作为电沉积液，进行电沉积，得到所述二氧化铅电极。
优选地，所述含铅废水中铅离子的浓度为100~50000mg/L；所述水滑石超稳矿化剂为钙铝水滑石、镁铝水滑石、钙铁水滑石和镁铁水滑石中的一种或多种；所述水滑石超稳矿化剂与含铅废水的固液比为0.5~20g/L；所述沉淀反应的时间为1~24h。
优选地，所述含铅沉淀包括碱式碳酸铅、碳酸铅、碱式氯化铅和氧化铅中的一种或多种；所述硝酸的浓度为3~12mol/L；所述含铅沉淀与硝酸的质量比为1：2~1：8；所述硝酸铅溶液中硝酸铅的浓度为0.2~0.6mol/L，pH为0.5~2。
优选地，所述电沉积的阴极和阳极独立地为钛基底；所述电沉积的电流密度为10~90mA/cm2，电极间距为0.5~3cm，温度为20~60℃，时间为0.5~3h。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的二氧化铅电极。
本发明还提供了上述技术方案所述的二氧化铅电极在二次电池中的应用。
本发明还提供了一种电解耦合超稳矿化处理含重金属废水的方法，包括以下步骤：
将含重金属废水进行电解，得到电解后废水；所述电解的阳极为上述技术方案所述的二氧化铅电极；
将所述电解后废水与水滑石超稳矿化剂进行沉淀反应，得到可排放废水。
优选地，所述含重金属废水为电镀铜废水、电镀镍废水、电镀锌废水或电镀铬废水；所述含重金属废水中重金属离子的浓度为500~80000mg/L。
优选地，所述电解的阴极为导电金属片；所述导电金属片为304不锈钢片、316不锈钢片、紫铜片或钛片；所述电解的电流密度为5~100mA/cm2，电极间距为0.5~5cm，温度为10~50℃，时间为0.5~24h。
优选地，所述水滑石超稳矿化剂为上述技术方案所述的水滑石超稳矿化剂；所述水滑石超稳矿化剂与电解后废水的固液比为0.5~10g/L；所述沉淀反应的时间为0.5~6h。
本发明提供了一种二氧化铅电极的制备方法，包括以下步骤：将含铅废水与水滑石超稳矿化剂进行沉淀反应，得到含铅沉淀；将所述含铅沉淀与硝酸混合，进行溶解，得到硝酸铅溶液；将所述硝酸铅溶液作为电沉积液，进行电沉积，得到所述二氧化铅电极。本发明提供的制备方法将含铅废水经过水滑石超稳矿化剂富集回收的含铅沉淀溶解，所得硝酸铅溶液作为合成原料，从而实现铅电极的绿色合成及资源再利用；所得铅电极可作为电镀工业废水电解处理工艺中的阳极，成本低且结构稳定；制备过程中产生的废液能够重复使用，从而实现废弃铅资源的闭环循环利用。该制备方法实现了含铅废水的资源化利用和闭环处理，工艺条件简单，可以大幅降低电解处理中常用贵金属电极的运行成本问题和传统铅电极制备中的污染问题。
同时，本发明提供的电解耦合超稳矿化处理含重金属废水的方法将上述二氧化铅电极用于处理高浓度含重金属废水可以电解还原其中的金属资源，将含重金属废水中有价值金属回收，电解后得到的低浓度重金属废水再经过水滑石超稳矿化剂处理可以实现重金属浓度达标排放，该方法能够实现含重金属废水的高效处理及资源回收利用，降低含重金属废水处理成本，大幅减少危废，整个工艺流程操作简便，环境友好，具有良好的工业化应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的二氧化铅电极制备方法及含重金属废水处理方法的工艺流程示意图；
图2为实施例1所得二氧化铅电极的X射线衍射（XRD）图；
图3为实施例1所得二氧化铅电极的扫描电镜（SEM）图；
图4为实施例1采用二氧化铅电极电解电镀铜废水的铜离子浓度变化图；
图5为实施例1电镀铜废水处理中回收铜的外貌及X射线衍射（XRD）图；
图6为实施例2采用二氧化铅电极电解电镀镍废水的镍离子浓度变化图；
图7为实施例2电镀镍废水处理中回收镍的外貌及X射线衍射（XRD）图。
具体实施方式
本发明提供了一种二氧化铅电极的制备方法，包括以下步骤：
将含铅废水与水滑石超稳矿化剂进行沉淀反应，得到含铅沉淀；
将所述含铅沉淀与硝酸混合，进行溶解，得到硝酸铅溶液；
将所述硝酸铅溶液作为电沉积液，进行电沉积，得到所述二氧化铅电极。
在本发明中，若无特殊说明，所有原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品。
本发明将含铅废水与水滑石超稳矿化剂进行沉淀反应，得到含铅沉淀。
在本发明中，所述含铅废水中铅离子的浓度优选为100~50000mg/L，更优选为300~30000mg/L，最优选为500~10000mg/L；所述水滑石超稳矿化剂优选为钙铝水滑石、镁铝水滑石、钙铁水滑石和镁铁水滑石中的一种或多种，更优选为镁铝水滑石、钙铁水滑石和镁铁水滑石中的一种或多种，最优选为镁铝水滑石和/或钙铁水滑石；当所述水滑石超稳矿化剂为上述具体选择中的两种以上时，本发明对所述水滑石超稳矿化剂的配比没有任何特殊的限定；所述含铅废水与水滑石超稳矿化剂的固液比优选为0.5~20g/L，更优选为1~15g/L，最优选为1~10g/L。
在本发明中，所述沉淀反应前还优选包括将所述含铅废水的pH值调节至2~6，更优选为3~5，最优选为3~4；所述调节pH值采用的试剂为硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种；本发明对所述调节pH值的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
在本发明中，所述沉淀反应的时间优选为1~24h，更优选为1~15h，最优选为1~10h；所述沉淀反应在搅拌条件下进行；本发明对所述搅拌的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
在本发明中，所述沉淀反应完成后还优选包括固液分离；本发明对所述固液分离的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式进行即可。
在本发明中，所述沉淀反应完成后，含铅废水中铅离子的浓度可降至50ppb以下，达到工业废水排放标准。
得到所述含铅沉淀后，本发明将所述含铅沉淀与硝酸混合，进行溶解，得到硝酸铅溶液。
在本发明中，所述含铅沉淀优选包括碱式碳酸铅、碳酸铅、碱式氯化铅和氧化铅中的一种或多种，更优选为碳酸铅、碱式氯化铅和氧化铅中的一种或多种，最优选为碳酸铅和/或氧化铅；当所述含铅沉淀为上述具体选择中的两种以上时，本发明对所述含铅沉淀的配比没有任何特殊的限定；所述硝酸的浓度优选为3~12mol/L，更优选为3~8mol/L，最优选为4~6mol/L；所述含铅沉淀与硝酸的质量比优选为1：2~1：8，更优选为1：3~1：7，最优选为1：4~1：6；所述硝酸铅溶液中硝酸铅的浓度优选为0.2~0.6mol/L，更优选为0.3~0.5mol/L，最优选为0.35~0.45mol/L；pH优选为0.5~2，更优选为0.8~1.8，最优选为1~1.6。
在本发明中，得到所述硝酸铅溶液后还优选包括在所述硝酸铅溶液中加入活性组分；所述活性组分优选为NaF、H3BO3、Cu(NO3)2和Ni(NO3)2中的一种或多种，更优选为NaF、Cu(NO3)2和Ni(NO3)2中的一种或多种，最优选为NaF和/或Cu(NO3)2；当所述活性组分为上述具体选择中的两种以上时，本发明对所述活性组分的配比没有任何特殊的限定；所述活性组分与硝酸铅溶液的固液比优选为0.05~0.5mol/L，更优选为0.08~0.4mol/L，最优选为0.1~0.3mol/L。
在本发明中，所述活性组分的作用为：在电解过程中F-、Cu2+或Ni2+与电沉积二氧化铅层发生作用，补全二氧化铅内部空缺、控制二氧化铅形貌进而提升二氧化铅电极的耐腐蚀性、催化活性和稳定性。
得到所述硝酸铅溶液后，本发明将所述硝酸铅溶液作为电沉积液，进行电沉积，得到所述二氧化铅电极。
在本发明中，所述电沉积的阴极和阳极独立地优选为钛基底；所述电沉积前优选将钛基底进行表面处理；所述表面处理优选为砂纸摩擦、氢氧化钠溶液清洗和沸腾草酸溶液清洗中的一种或多种，更优选为砂纸摩擦和/或沸腾草酸溶液清洗；本发明对所述表面处理的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
在本发明中，所述电沉积的电流密度优选为10~90mA/cm2，更优选为20~80mA/cm2，最优选为30~60mA/cm2；电极间距优选为0.5~3cm，更优选为1~2.5cm，最优选为1~2cm；温度优选为20~60℃，更优选为25~50℃，最优选为25~40℃；时间优选为0.5~3h，更优选为1~2.5h，最优选为1~2h。
在本发明中，所述电沉积后硝酸铅溶液的浓度降低，能够作为含铅废水重新作为二氧化铅电极的制备原料使用，实现铅的资源循环。
在本发明中，所述电沉积结束后还优选包括将所述二氧化铅电极进行清洗和干燥；本发明对所述清洗和干燥的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
本发明提供的制备方法将含铅废水经过水滑石超稳矿化剂富集回收的含铅沉淀溶解，所得硝酸铅溶液作为合成原料，从而实现铅电极的绿色合成及资源再利用；所得铅电极可作为电镀工业废水电解处理工艺中的阳极，成本低且结构稳定，致密均匀；制备过程中产生的废液能够重复使用，从而实现废弃铅资源的闭环循环利用。该制备方法实现了含铅废水的资源化利用和闭环处理，工艺条件简单，可以大幅降低电解处理中常用贵金属电极的运行成本问题和传统铅电极制备中的污染问题。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的二氧化铅电极，所述二氧化铅电极的规格优选为1×1~10×10cm2，更优选为2×2~8×8cm2，最优选为2.5×2cm2。
本发明还提供了上述技术方案所述的二氧化铅电极在二次电池中的应用。
本发明对所述二氧化铅电极在二次电池中的应用方法没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的应用方式即可。
本发明还提供了一种电解耦合超稳矿化处理含重金属废水的方法，包括以下步骤：
将含重金属废水进行电解，得到电解后废水；所述电解的阳极为上述技术方案所述的二氧化铅电极；
将所述电解后废水与水滑石超稳矿化剂进行沉淀反应，得到可排放废水。
本发明将含重金属废水进行电解，得到电解后废水。
在本发明中，所述含重金属废水优选为电镀铜废水、电镀镍废水、电镀锌废水或电镀铬废水，更优选为电镀铜废水、电镀镍废水或电镀铬废水，最优选为电镀铜废水或电镀镍废水；所述含重金属废水中重金属离子的浓度优选为500~80000mg/L，更优选为2000~60000mg/L，最优选为5000~50000mg/L；所述电解前，还优选包括将所述含重金属废水的pH值调节至1~10，更优选为2~8，最优选为2~6。
在本发明中，所述电解的阴极优选为导电金属片；所述导电金属片优选为304不锈钢片、316不锈钢片、紫铜片或钛片，更优选为304不锈钢片、紫铜片或钛片，最优选为304不锈钢片或紫铜片；本发明对所述点解的电源没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的能够提供稳定电流电压的市售商品即可。
在本发明中所述电解的电流密度优选为5~100mA/cm2，更优选为15~80mA/cm2，最优选为30~60mA/cm2；电极间距优选为0.5~5cm，更优选为1~4cm，最优选为1~3cm；温度优选为10~50℃，更优选为15~40℃，最优选为20~30℃；时间优选为0.5~24h，更优选为3~20h，最优选为5~15h。
在本发明中，所述点解完成后在阴极金属片上得到金属单质，能够实现金属资源回收，电解槽中得到电解后废水，较处理前含重金属废水重金属浓度能够降低50~99.5%。
得到所述电解后废水后，本发明将所述电解后废水与水滑石超稳矿化剂进行沉淀反应，得到可排放废水。
在本发明中，所述沉淀反应前，还优选包括将所述电解后废水的pH值调节至3~10，更优选为3~9，最优选为3~6。
在本发明中，所述水滑石超稳矿化剂为上述技术方案所述水滑石超稳矿化剂；所述水滑石超稳矿化剂与电解后废水的固液比优选为0.5~10g/L，更优选为1~8g/L，最优选为1.5~6g/L；所述沉淀反应的时间优选为0.5~6h，更优选为1~5h，最优选为1~4h；所述沉淀反应在搅拌条件下进行；本发明对所述搅拌的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
在本发明中，所述沉淀反应完成后还优选包括固液分离；本发明对所述固液分离的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式进行即可。
在本发明中，所述滑石超稳矿化剂可以将重金属离子快速高效的捕获，具有重金属离子处理量大、处理速度快、矿化产物稳定以及不易产生二次污染等优点，适于重金属废水的处理，所述可排放废水的重金属浓度符合《电镀污染物排放标准(GB21900-2008)》中的排放限值。
本发明提供的电解耦合超稳矿化处理含重金属废水的方法将上述二氧化铅电极用于处理高浓度含重金属废水可以电解还原其中的金属资源，将含重金属废水中有价值金属回收，电解后得到的低浓度重金属废水再经过水滑石超稳矿化剂处理可以实现重金属浓度达标排放，该方法能够实现含重金属废水的高效处理及资源回收利用，降低含重金属废水处理成本，大幅减少危废，整个工艺流程操作简便，环境友好，具有良好的工业化应用前景。
为了进一步说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明提供的二氧化铅电极及其制备方法和应用、电解耦合超稳矿化处理含重金属废水的方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
某含铅废水总Pb2+浓度为4200mg/L，pH为3.6。取该废水1L，加入3g的镁铁水滑石超稳矿化剂搅拌3h，固液分离获得沉淀，此时溶液Pb2+浓度小于50μg/L。取6g沉淀使用25g6mol/L的硝酸溶解沉淀，获得pH为1.2，硝酸铅浓度为0.43mol/L的高浓度铅溶液，向其中加入0.3mmol的NaF固体，溶解后作为电沉积液。准备钛基底，经过砂纸摩擦后使用沸腾草酸溶液清洗20min。电沉积电流密度45mA/cm2，电极间距1cm，电沉积温度25℃，电沉积1h，清洗干燥得到PbO2电极。所得PbO2电极的XRD图和SEM图见图2和图3。
某电镀酸性镀铜废水pH为0.2，总Cu2+浓度为41800mg/L。向电镀酸性镀铜废水中加入NaOH调节pH至2.0，取25mL该溶液，使用304不锈钢作为电解阴极，电解电流密度50mA/cm2，电极间距1cm，电解温度25℃，电解时间12h，电解后在阴极得到单质铜，电镀废水总Cu2+浓度为302mg/L。将电解后废水调节pH至3.5后加入50mg的钙铝水滑石超稳矿化剂搅拌1h，经离心后固液分离，此时溶液总Cu2+浓度小于50μg/L。采用二氧化铅电极电解电镀废水的铜离子浓度变化图见图4，回收铜的外貌及XRD图见图5。
由图2可见，2θ=25.4°、32.0°、36.2°、49.1°、62.5°和66.9°的峰归属于β-PbO2的(110)、(101)、(200)、(211)、(301)和(202)晶面，尖锐的衍射峰证明产物结晶度好。由图3可见，二氧化铅电极表面呈典型的尖锥形结构，结构均匀致密无明显裂痕。
由图4可见，使用二氧化铅电极电解铜电镀废水4小时可回收85%以上的铜，12小时可回收99%以上的铜，回收速度快，效率高。由图5可见，回收铜均匀致密，品相良好，外形规则便于分离回收；XRD图中43.3°、50.5°的衍射峰与铜的标准PDF卡片(85-1326)吻合，尖锐的衍射峰证明回收铜结晶度好。
实施例2
某含铅废水总Pb2+浓度为638mg/L，pH为4.9。向该废水中加入硝酸调节pH至3.5。然后取该废水2L，加入2g的钙铁水滑石超稳矿化剂搅拌1h，固液分离获得沉淀，此时溶液Pb2+浓度小于50μg/L。重复前述过程收集5g沉淀使用25g 4mol/L的硝酸溶解沉淀，获得pH为1.6，硝酸铅浓度为0.39mol/L的高浓度铅溶液，向其中加入0.3mmol的NaF固体和0.3mmol的Cu(NO3)2固体作为电沉积液。准备钛基底，经过砂纸摩擦后使用沸腾草酸溶液清洗15min。电沉积电流密度30mA/cm2，电极间距1cm，电沉积温度30℃，电沉积1.5h，清洗干燥得到PbO2电极。
某瓦特型镀镍废水pH为4.8，总Ni2+浓度为5270mg/L。向瓦特型镀镍废水中加入NaOH调节pH至6.0，取25mL该溶液，使用紫铜片作为电解阴极，电解电流密度35mA/cm2，电极间距1cm，电解温度30℃，电解时间6h，电解后在阴极得到单质镍，电镀废水总Ni2+浓度为284mg/L，pH为3.2。向电解后废水中加入50mg钙铁水滑石超稳矿化剂搅拌1h，经离心后固液分离，此时溶液总Ni2+浓度小于100μg/L。采用二氧化铅电极电解电镀废水的镍离子浓度变化图见图6，回收镍的外貌及XRD图见图7，实施例1与实施例2采用水滑石超稳矿化剂处理电解后废水的浓度变化见表1。
由图6可见，使用二氧化铅电极电解镍电镀废水4小时可回收90%以上的镍，6小时可回收约95%的镍，回收速度快，效率高。由图7可见，回收镍均匀致密，品相良好，具有明显金属光泽；XRD图中的衍射峰与镍的标准PDF卡片(87-0712)吻合，尖锐的衍射峰证明回收镍结晶度好。
表1 实施例1与实施例2采用水滑石超稳矿化剂处理电解后废水的浓度变化数据
测试元素 水滑石超稳矿化剂处理前 水滑石超稳矿化剂处理后
实施例1 Cu2+ 302mg/L 32μg/L
实施例1 Pb2+ 205μg/L 7μg/L
实施例2 Ni2+ 284mg/L 41μg/L
实施例2 Pb2+ 79μg/L 7μg/L
由表1可见，经水滑石超稳矿化处理后的废水铜、镍、铅等重金属离子的浓度均小于50μg/L，低于《电镀污染物排放标准(GB21900-2008)》中的排放限值。
对比例1
某电镀酸性镀铜废水pH为0.2，总Cu2+浓度为41800mg/L，取100mL该废水使用化学沉淀法处理，缓慢加入8g的NaOH固体并不断搅拌，然后加入50mg的聚合氯化铝固体，此时铜离子浓度为0.2mg/L，进一步分离上清液加盐酸调节pH至7达到排放标准。该传统处理方法消耗大量化学原料，且铜离子最终以重金属沉淀（危废）形式存在，无法直接回收，需要进一步处理。
对比例2
按照实施例1所述技术方案制备PbO2电极。
某电镀酸性镀铜废水pH为0.2，总Cu2+浓度为41800mg/L。向电镀酸性镀铜废水中加入NaOH调节pH至2.0，取25mL该溶液，使用304不锈钢作为电解阴极，电解电流密度50mA/cm2，电极间距1cm，电解温度25℃，电解时间增加到48h，电解后废水总Cu2+浓度为11.1mg/L，无法达到排放标准，仍需继续处理。
由上述实施例可见，单一使用化学沉淀法处理或电解方法处理含重金属废水难以将废水处理至理想程度，因此采用本发明提供的处理方法处理含重金属废水具有显著的实际应用价值。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (3)

1.一种电解耦合超稳矿化处理含重金属废水的方法，其特征在于，步骤为：
将含重金属废水进行电解，得到电解后废水；所述电解的阳极为二氧化铅电极；
所述含重金属废水为电镀铜废水、电镀镍废水、电镀锌废水或电镀铬废水；所述含重金属废水中重金属离子的浓度为500~41800mg/L；
所述电解的阴极为导电金属片；所述导电金属片为304不锈钢片、316不锈钢片、紫铜片或钛片；所述电解的电流密度为35~100mA/cm2，电极间距为0.5~5cm，温度为10~50℃，时间为6~24h；
所述二氧化铅电极的制备方法为：将含铅废水与水滑石超稳矿化剂进行沉淀反应，得到含铅沉淀；将所述含铅沉淀与硝酸混合，进行溶解，得到硝酸铅溶液；将所述硝酸铅溶液作为电沉积液，进行电沉积，得到所述二氧化铅电极；所述二氧化铅电极的制备方法中，所述含铅废水中铅离子的浓度为100~4200mg/L；所述水滑石超稳矿化剂与含铅废水的固液比为0.5~20g/L；所述沉淀反应的时间为1~24h；
将所述电解后废水与水滑石超稳矿化剂进行沉淀反应，得到可排放废水；所述水滑石超稳矿化剂为钙铝水滑石、镁铝水滑石、钙铁水滑石和镁铁水滑石中的一种或多种；所述水滑石超稳矿化剂与电解后废水的固液比为0.5~10g/L；所述沉淀反应的时间为0.5~6h。
2.根据权利要求1所述的电解耦合超稳矿化处理含重金属废水的方法，其特征在于，所述二氧化铅电极的制备方法中，所述含铅沉淀包括碱式碳酸铅、碳酸铅、碱式氯化铅和氧化铅中的一种或多种；所述硝酸的浓度为3~12mol/L；所述含铅沉淀与硝酸的质量比为1：2~1：8；所述硝酸铅溶液中硝酸铅的浓度为0.2~0.6mol/L，pH为0.5~2。
3.根据权利要求1所述的电解耦合超稳矿化处理含重金属废水的方法，其特征在于，所述二氧化铅电极的制备方法中，所述电沉积的阴极和阳极独立地为钛基底；所述电沉积的电流密度为10~90mA/cm2，电极间距为0.5~3cm，温度为20~60℃，时间为0.5~3h。
CN202310727495.7A 2023-06-20 2023-06-20 一种二氧化铅电极及其制备方法和应用、电解耦合超稳矿化处理含重金属废水的方法 Active CN116495840B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310727495.7A CN116495840B (zh) 2023-06-20 2023-06-20 一种二氧化铅电极及其制备方法和应用、电解耦合超稳矿化处理含重金属废水的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310727495.7A CN116495840B (zh) 2023-06-20 2023-06-20 一种二氧化铅电极及其制备方法和应用、电解耦合超稳矿化处理含重金属废水的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116495840A CN116495840A (zh) 2023-07-28
CN116495840B true CN116495840B (zh) 2023-09-15

Family

ID=87323310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310727495.7A Active CN116495840B (zh) 2023-06-20 2023-06-20 一种二氧化铅电极及其制备方法和应用、电解耦合超稳矿化处理含重金属废水的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116495840B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2033972C1 (ru) * 1992-07-23 1995-04-30 Омский государственный университет Способ очистки сточных вод гальванического производства от ионов тяжелых металлов
JP2001252675A (ja) * 2000-03-13 2001-09-18 Nippon Chem Ind Co Ltd 排水中の重金属イオンの除去方法
JP2002371368A (ja) * 2001-06-14 2002-12-26 Nihon Kagaku Sangyo Co Ltd 無電解ニッケルめっき老化液の処理方法
CN103172207A (zh) * 2013-04-02 2013-06-26 湖南水木科技有限公司 一种含钒、镍、铅、铬重金属离子废水处理方法及其设备
CN105417783A (zh) * 2015-12-09 2016-03-23 永兴县灿阳贵金属有限责任公司 一种含铅废水中回收铅的方法
CN107010771A (zh) * 2017-04-10 2017-08-04 湖北振华化学股份有限公司 中铬黄生产工艺废水回收利用方法
CN109763143A (zh) * 2019-01-22 2019-05-17 华中科技大学 一种废铅酸电池的资源化回收处理方法
CN111410345A (zh) * 2020-04-20 2020-07-14 深圳市世清环保科技有限公司 对阳极氧化工艺产生的综合废水进行处理的方法和系统
CN116143248A (zh) * 2023-03-27 2023-05-23 江苏新宜中澳环境技术有限公司 一种用于废水处理的二氧化铅电极材料的制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013011395A1 (de) * 2013-07-03 2015-01-08 H2O-TecSystems UG (haftungsbeschränkt) Verfahren zur Abwasserbehandlung und Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2033972C1 (ru) * 1992-07-23 1995-04-30 Омский государственный университет Способ очистки сточных вод гальванического производства от ионов тяжелых металлов
JP2001252675A (ja) * 2000-03-13 2001-09-18 Nippon Chem Ind Co Ltd 排水中の重金属イオンの除去方法
JP2002371368A (ja) * 2001-06-14 2002-12-26 Nihon Kagaku Sangyo Co Ltd 無電解ニッケルめっき老化液の処理方法
CN103172207A (zh) * 2013-04-02 2013-06-26 湖南水木科技有限公司 一种含钒、镍、铅、铬重金属离子废水处理方法及其设备
CN105417783A (zh) * 2015-12-09 2016-03-23 永兴县灿阳贵金属有限责任公司 一种含铅废水中回收铅的方法
CN107010771A (zh) * 2017-04-10 2017-08-04 湖北振华化学股份有限公司 中铬黄生产工艺废水回收利用方法
CN109763143A (zh) * 2019-01-22 2019-05-17 华中科技大学 一种废铅酸电池的资源化回收处理方法
CN111410345A (zh) * 2020-04-20 2020-07-14 深圳市世清环保科技有限公司 对阳极氧化工艺产生的综合废水进行处理的方法和系统
CN116143248A (zh) * 2023-03-27 2023-05-23 江苏新宜中澳环境技术有限公司 一种用于废水处理的二氧化铅电极材料的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN116495840A (zh) 2023-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109763143B (zh) 一种废铅酸电池的资源化回收处理方法
CN105523668B (zh) 一种pcb含氨氮废水零排放处理方法及装置
CN108101163B (zh) 一种从工业废水中回收有价金属并降氨氮及cod的方法
CN111115761B (zh) 一种用于同步去除电镀废水中总氮的电化学反应装置及方法
CN101768742A (zh) 一种再生酸性蚀刻液和回收铜的方法及其专用装置
CN106186185B (zh) 一种工业含镍废水回收制备高纯度镍盐的方法
CN110002546B (zh) 一种活化(Cu-Fe-Ce)/Al2O3纳米粒子电极的制备及其应用
CN108505043B (zh) 一种pcb酸性蚀刻废液再生回用的方法
CN110616327A (zh) 一种从含镍废水中回收单质镍的方法及装置
CN116495840B (zh) 一种二氧化铅电极及其制备方法和应用、电解耦合超稳矿化处理含重金属废水的方法
CN110372068B (zh) 一种cof负载的金属氢氧化物电极的制备方法及其应用
CN109179801B (zh) 一种三价铬电镀废液的处理方法
CN111333152A (zh) 一种电解氧化处理高浓度含镍含磷有机废液的方法
CN109987765A (zh) 一种电镀废水或电镀污泥的资源化处理方法
Su et al. Electrochemical reclamation of silver from silver-plating wastewater using static cylinder electrodes and a pulsed electric field
CN107253781B (zh) 一种酸性含铜废液循环处置回收的方法
CN212102127U (zh) 利用电解法协同处理电镀污泥和盐酸酸洗废液的装置
CN108624900B (zh) 一种以废液煤浆电解制氢的方法
KR20040052844A (ko) 니켈폐액 및 수산니켈슬러지에서 니켈 회수방법
CN111072111A (zh) 一种利用电解法协同处理电镀污泥和盐酸酸洗废液的装置及方法
CN110790427A (zh) 一种碱性蚀刻废水的处理回收工艺
JPH0461986A (ja) 硫酸・過酸化水素エッチング廃液の処理方法
CN113772869B (zh) 黄金冶炼废水分质处理方法
CN114032558B (zh) 一种从化学镀镍废液中电解制取NiP微米颗粒的方法
CN106964354A (zh) 一种Fe‑Co‑AC催化材料及其制备方法

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