CN1268552C - 用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽，其阳极是由至少一支导电石墨棒与多个石墨粒所组成，其阴极是由至少一支金属棒组成，阳极与阴极之间有多孔绝缘物以防止彼此接触，多孔绝缘物较佳为管状，环绕在各金属棒外围，及电解槽具有排放管以排放该电解槽中电解析出的贵重金属粉末。
Description
技术领域
本发明有关一种含高浓度氰化物废液的处理装置，特别是有关一种用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽，能够同时达成处理含高浓度氰化物废液及回收贵重金属粉末的双重目的。
背景技术
电镀业与金属制品加工业产生含氰化物(氰系)废水，其特征是废水量大、氰化物含量低，浓度范围10～150mg/l。使用现有方法二阶段式碱性加氯化法可有效处理该种类的废水，但是在处理阶段中，易产生具有挥发性且毒性为CN-的1/3强的CNCl，属于危险物质，稍有不慎易危害操作人员。
目前电子产业兴盛，电子废料回收业因势而生，例如镀金的印刷电路板、金手指、软性基板、导线架、及零组件等废料回收，需配制高浓度氰化钠溶液并添加剥金剂，将镀金层剥离溶解后剩下底材，再从含金的剥离液进行电析与精炼回收纯金。作业流程所产生的含氰化物废液，其特征是废水量少、氰化物含量高，浓度范围3,000～6,000mg/l，且含有微量贵重金属。若以现有的二阶段式碱性加氯化法处理，废液必须先稀释约500倍才能处理，增加用水量及成本，同时所含微量贵重金属将混成污泥而无法回收。
现有的利用平板式电析槽方法进行贵金属回收，其阴极工作面积较小，操作电流密度较高，造成电流效率无法提高，此现象在低浓度范围更趋明显。因此，也不适用于此类废水。
现有的使用振荡式流体化电析槽(中国台湾专利第145477号，其专利权人与发明人同时也是本案的申请人及发明人)于回收氰系电镀废液中贵金属及破坏其氰离子的电析装置及其方法，涉及一种阴极进行贵金属回收，阳极进行氰离子破坏分解的一振荡式流体化电析槽及其方法。但进行规模化生产时遇到了瓶颈，例如大型的振荡器须特别设计订作，费时及成本高，且长时间负载高重量而振动，机件容易损坏；阴极析出的贵重金属粉末无法排出，必须折卸整槽石墨条清洗，操作繁复；多孔性塑料管的孔隙会自发还原结藏金属垢，降低电解效率，甚至使阳极与阴极发生接触而短路，因此尚需要改善。
发明内容
鉴于上述原因，本发明的目的是提供一种用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽，可避免上述现有技术所遇到的种种问题，高效率的处理含氰化物废水及回收贵重金属。
本发明的用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽，包括电解槽容器；至少一个阳极，位于该电解槽容器中，由至少一支导电石墨棒与多个石墨粒所组成；至少一个阴极，位于该电解槽容器中，由至少一支金属棒组成；至少一个多孔绝缘物，用以防止该阳极与该阴极接触；及一排放管，其具有至少一个支管连通于电解槽容器底部，用以排放该电解槽中电解析出的贵重金属粉末。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽，其特征在于包括：
一电解槽容器；
至少一个阳极，位于该电解槽容器中，由至少一支导电石墨棒与多个石墨粒所组成；
至少一个阴极，位于该电解槽容器中，由至少一支金属棒组成；
至少一个多孔绝缘物，用以防止该阳极之石墨棒与该些石墨粒接触该阴极；及
一排放管，具有至少一个支管连通于该电解槽容器底部，用以排放该电解槽中电解析出的贵重金属粉末。
其中，该导电石墨棒的直径为20至80mm。其中，该石墨粒含碳量为98～100％及具有粒径为0.2至10.0mm。其中，该金属棒为不锈钢管。其中，该不锈钢管的外径为20至60mm。其中，该多孔绝缘物为多孔性塑料管。
其中，该多孔绝缘物为具有外径30至120mm及孔径20至250μm的多孔性塑料管。
其中，该多孔绝缘物为PE(聚乙烯，即polyethylene)、PP(聚丙稀，即polypropylene)、或PVDF(聚偏氟乙烯，即Polyvinylidene Fluoride)材质的多孔性塑料管。
其中，该排放管外径为50至150mm，倾斜度为5至60度。
其中，该排放管为压克力、PP(聚丙稀，即polypropylene)、或PVC(聚氯乙烯，即polyvinyl chloride))材质。
其中，该电解槽容器具有一底部进流孔及至少一个顶部溢流装置。
其中，该底部进水孔及该溢流装置皆安装球型过滤网。
其中，还包括一回流装置，使在该顶部溢流装置溢流出的废液由该底部进水孔回流至该电解槽容器中。
使用本发明的用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽以电解方式处理含高浓度氰化物废液时，于电解槽的阳极可进行氰离子的氧化分解，阴极可进行贵重金属离子的还原析出，底部排放管可间隔性排出贵重金属粉末，而同时达成处理含高浓度氰化物废液至环境保护署(EPA)制订的放流水标准及回收贵重金属粉末的双重目的。故本发明极具有低污染、低成本、高回收率、操作容易，工业用途广大，具有极高产业价值。
附图说明
图1为本发明的用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽一实施例的示意图。
图2为图1的本发明的用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽一实施例的顶视图。
其中，附图标记说明如下：
10～电解槽容器
11～导电石墨棒
12～石墨粒
13～金属棒(例如，不锈钢管)
14～多孔绝缘物(例如，多孔性塑料管)
15a～由任(union)
15b～一端封闭的由任(union)
16～支管
17～排放管
20～进流口
21～球型过滤网
22～排液阀
23～阀(例如，蝶阀)
24～球型过滤网
25～溢流槽
26～溢流孔
27～溢流管
具体实施方式
为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，现参考图1及图2作详细说明如下：
本发明的用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽包括一电解槽容器(10)，形状及尺寸可依需要而定，较佳选用耐腐蚀的材料，例如PVC塑料等等。电解槽容器中有由至少一支以上的导电石墨棒(11)及多个石墨粒(12)组成电解时的阳极。各导电石墨棒分开插置在多个石墨粒形成的堆积中与石墨粒接触而可电相连。导电石墨棒的直径较佳为20至80mm及石墨粒的含碳量较佳为98～100％及较佳具有粒径0.2至10.0mm。电解槽容器中有至少一个金属棒(13)做为阴极，金属棒可选用如耐腐蚀及氧化还原电位适宜电解物的电解的材质，例如不锈钢管、镀铱钛管等等。选用不锈钢管时，外径可为例如20至60mm。各金属棒(阴极)亦置于电解槽容器中，阴极与阳极排列位置并无限制，可视需要而定，但须互相隔离，本发明中使用多孔绝缘物(14)防止阳极与阴极的接触，例如使用管状多孔绝缘物将金属棒环绕在管中达成与石墨棒及石墨粒隔离的目的。但是电解液(废液)仍可经由绝缘物上的孔洞自由流动在阴极与阳极之间，达到电解的目的。此多孔绝缘物可选用多孔性塑料管，例如具有外径30至120mm及孔径20至250μm的多孔性塑料管，材质可为PE、PP、或PVDF塑料等等。电解时，金属(尤其是贵重金属)会在阴极(例如不锈钢管上)析出，但因阴极形状、沉积的厚度及水流的冲击等因素，使得沉积的金属脱离不锈钢管以粉末状往下沉降，因此如图所示，本发明尚包括一排放管(17)以排放该电解槽中电解析出的贵重金属粉末。排放管可具有至少一个支管(16)连通于该电解槽容器底部，较佳的是直接连通金属棒(13)(阴极)所在的管状多孔绝缘物(14)，因此不会收集到石墨残渣，而便利于收集析出的贵重金属粉末。排放管的外径可为50至150mm，倾斜度5至60度，材质可为例如压克力、PP、或PVC等等。
本发明的用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽更可包括一进流口(20)，较佳位于电解槽容器(10)的底部，做为电解液(即，废液)的入口，入口处可设置过滤装置，例如球形过滤网(21)，防止石墨渣及其它残渣流出孔外。在电解槽容器(10)的顶部可设置至少一个溢流装置，在溢流处可设置过滤装置，例如球形过滤网(24)，而溢流槽(25)贮存溢流的电解液(废液)，再由溢流孔(26)排放，较佳是设置回流装置，使溢流液经由溢流管(27)、再经由电解槽底部的进流口(20)回流至电解槽容器(10)中。
排放管的支管(16)与管状多孔绝缘物(14)的衔接连通，可使用例如塑料由任(union)(15a)达成。
排放管(17)的上端管口进一步可利用例如一端封闭的由任(15b)盖住，下端可装置一排液阀(22)，可将废液排放，以及装置一阀(23)(例如蝶阀)以供贵重金属粉末的排放收集。
利用本发明的用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽进行废液电解时的流程如下述：
含高浓度氰化物废液自循环贮槽以泵浦抽送，废液经由进流口(20)及球型过滤网(21)进入电解槽(10)，于电解槽(10)的阳极(导电石墨棒(11)及石墨粒(12))将废液所含氰离子(CN-)进行氧化分解成N2与CO2，于电解槽(10)的阴极(不锈钢管(13))将废液所含微量贵重金属离子例如，金、钯、银、铜等，还原析出成贵重金属粉末，掉落到贵重金属粉末排放管(17)。每隔一段时间，先开启底部排液阀(22)(口径例如为3/4″)，将电解槽(10)内废液排空，再开启蝶阀(23)(例如口径4″)，将贵重金属粉末排出收集。废液从电解槽(10)的底部进入，由下往上扩散，经电解槽(10)顶部的球型过滤网(24)流到溢流槽(25)，再经溢流孔(26)及溢流管(27)流回循环贮槽，如此形成循环电解。
本发明可处理的含高浓度氰化物废液，其氰化物浓度可高达约8,000mg/L，较佳的氰化物浓度范围为3,000mg/L至6,000mg/L。氰化物去除效率可达99％。
以下通过一个实施例来进一步说明本发明。
请参阅图1及图2所示，本发明的用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽，该电解槽容器(10)的是厚度为8mm的PVC塑料圆桶，直径78cm、高90cm。容器内部包含三支导电石墨棒(11)置入多个石墨粒(12)合并作为电解槽的工作阳极，导电石墨棒(11)的直径φ50mm、长度84cm，多个石墨粒(12)的含碳成份99.7％、粒度1.0～3.0mm、数量200kg。容器又包含六支不锈钢管(13)作为电解槽的工作阴极，不锈钢管(13)的材质为SUS304、外径φ42.7mm、厚度2.0mm、长度86cm。每支不锈钢管(13)的外围各套有多孔性塑料管(14)，以将阳极(石墨粒12)与阴极(不锈钢管13)隔开，多孔性塑料管(14)的材质为PE塑料、外径φ70.4mm、厚度6.5mm、长度84cm、孔径60微米。于电解槽容器(10)的底部，每支多孔性塑料管(14)的正下方出口，各焊接有2.5″塑料由任(15)及一小段塑料短管(16)，再将各小段塑料短管(16)焊接汇集成一支倾斜度为15度的贵重金属粉末排放管(17)，从而完成了本发明的用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽。
使用本发明处理含高浓度氰化物的废液，电解时间、电压、电流、温度、废液回流速率等操作条件及氰化物浓度如表1所示。结果显示，氰化物浓度高达3,820mg/l的废液1,200公升，经电解2天后，氰化物浓度降至0.25mg/l，可达到EPA的放流水标准(氰化物1.0mg/l)。
表1
| 天数 | 第1天 | 第2天 | 第3天 | 第4天 | ||||
| 取样时间 | 09:00 | 16:00 | 09:00 | 16:00 | 09:00 | 16:00 | 09:00 | 16:00 |
| 样品编号 | A09 | A16 | B09 | B16 | C09 | C16 | D09 | D16 |
| 电压(V) | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 | 6.5 | 65 | 6.5 |
| 电流(A) | 390 | 440 | 460 | 450 | 440 | 440 | 440 | 420 |
| 温度(℃) | 22 | 28 | 35 | 34 | 29 | 31 | 29 | 30 |
| 回流速率(L/min) | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| 氰化物浓度(CN-mg/L) | 3,820 | 1,380 | 112 | 1.64 | 0.25 | 0.24 | 0.24 | 0.23 |
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而其并非用以限定本发明。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以权利要求书所界定的范围为准。
Claims (13)
1.一种用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽，其特征在于包括：
一电解槽容器；
至少一个阳极，位于该电解槽容器中，由至少一支导电石墨棒与多个石墨粒所组成；
至少一个阴极，位于该电解槽容器中，由至少一支金属棒组成；
至少一个多孔绝缘物，用以防止该阳极的石墨棒与这些石墨粒接触该阴极；及
一排放管，具有至少一个支管连通于该电解槽容器底部，用以排放该电解槽中电解析出的贵重金属粉末。
2.如权利要求1所述的用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽，其特征在于，该导电石墨棒的直径为20至80mm。
3.如权利要求1所述的用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽，其特征在于，该石墨粒含碳量为98～100％及具有粒径为0.2至10.0mm。
4.如权利要求1所述的用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽，其特征在于，该金属棒为不锈钢管。
5.如权利要求4所述的用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽，其特征在于，该不锈钢管的外径为20至60mm。
6.如权利要求1所述的用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽，其特征在于，该多孔绝缘物为多孔性塑料管。
7.如权利要求6所述的用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽，其特征在于，该多孔绝缘物为具有外径30至120mm及孔径20至250μm的多孔性塑料管。
8.如权利要求6所述的用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽，其特征在于，该多孔绝缘物为聚乙烯、聚丙稀、或聚偏氟乙烯材质的多孔性塑料管。
9.如权利要求1所述的用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽，其特征在于，该排放管外径为50至150mm，倾斜度为5至60度。
10.如权利要求1所述的用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽，其特征在于，该排放管为压克力、聚丙稀、或聚氯乙烯材质。
11.如权利要求1所述的用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽，其特征在于，该电解槽容器具有一底部进流孔及至少一个顶部溢流装置。
12.如权利要求11所述的用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽，其特征在于，该底部进水孔及该溢流装置皆安装球型过滤网。
13.如权利要求11所述的用于处理含高浓度氰化物废液的电解槽，其特征在于，还包括一回流装置，使在该顶部溢流装置溢流出的废液由该底部进水孔回流至该电解槽容器中。
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