專(zhuān)利名稱(chēng)：光電化學(xué)處理含氰廢水的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于 電化學(xué)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種采用光電化學(xué)處理含氰廢 水的方法。本發(fā)明還涉及實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置。
背景技術(shù)：
氰化物是劇毒物質(zhì)，氰化物主要來(lái)自電鍍污水、焦?fàn)t和高爐的煤氣洗滌廢水及冷 卻水、一些化工污水和選礦污水等，含氰廢水不經(jīng)過(guò)處理直接排放對(duì)外界水環(huán)境污染極嚴(yán) 重。氰根中的碳氮三鍵具有一定的反應(yīng)活性，容易與氧化劑發(fā)生反應(yīng)而斷裂。對(duì)于濃度低、 無(wú)回收價(jià)值的含氰廢水，一般都采用氧化破壞的方式去除氰根，常用的氧化劑包括氯氣、次 氯酸根、過(guò)氧化氫和臭氧等。利用氯氧化氰化物，使其分解成低毒物或無(wú)毒物的方法，稱(chēng)為氯氧化法。常見(jiàn)的 氯系氧化劑主要有液氯、氯氣、漂白粉、次氯酸鈉和二氧化氯。氯化法處理廢水中氰化物適 用于水量和濃度均可變的含氰廢水處理，處理效果好，設(shè)備簡(jiǎn)單，既可間歇處理也可連續(xù)處 理。其缺點(diǎn)是處理后有余氯，處理過(guò)程易產(chǎn)生CNCl污染操作環(huán)境，嚴(yán)重腐蝕設(shè)備，運(yùn)行費(fèi)用 較高，同時(shí)自動(dòng)化控制要求較高。堿性氯化法處理含氰廢水的基本原理在堿性條件下，采用次氯酸鈉作為氧化劑， 使氰根氧化分解成氫氣、氮?dú)夂吞妓猁}，反應(yīng)分兩步進(jìn)行第一步CN>0Cr+H20 — CNC1+20F (1)CNC1+20F — CN0+Cr+H20 (2)第二步2CN(T+3C1(T+H20 — 2C02+N2+3Cr+20!T (3)2CN(T+3C12+40!T — 2C02+N2+6Cr+2H20 (4)電解氧化法通常以不溶性的石墨為陽(yáng)極、鐵板為陰極，在廢水中投加一定量的食 鹽，接通直流電源，電解時(shí)廢水中的氰根CN—氧化成CN0_、CO2和N2等物質(zhì)，同時(shí)Cl—被氧化 成Cl2,(12進(jìn)入溶液后生成HClO加強(qiáng)對(duì)氰的氧化作用，陰極上析出金屬；反應(yīng)過(guò)程如式5和 式6所示2Cr_2e —Cl2(5)C12+C+20H-— CN(T+2Cr+H20 (6)傳統(tǒng)的電解法采用鐵板做陰極，石墨做陽(yáng)極；有人采用氧化鉛代替石墨做陽(yáng)極，較 大幅度提高了氰的去除效率，但電極缺乏穩(wěn)定性，而且以鈍化。綜上所述，電化學(xué)處理含氰廢水存在反應(yīng)槽效率低，電極不穩(wěn)定易鈍化等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種光電化學(xué)處理含氰廢水的方法。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的光電化學(xué)處理含氰廢水的方法，主要步驟為將含氰廢水的PH值調(diào)節(jié)至10以上，加入NaCl，于紫外線照射下電解處理，出水pH調(diào)節(jié)至7_9， 氰化物即可以達(dá)標(biāo)。所述的方法，其中NaCl的加入量為每升含氰廢水加入1. 5-3. 0克NaCl。所述的方法，其中紫外燈強(qiáng)度為lOmW/cm2，主波長(zhǎng)為254nm。所述的方法，其中電流密度為l-5A/m2。所述的方法，其中紫外線照射下電解處理時(shí)間為10-30分鐘。本發(fā)明提供的用于實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置，主要包括一反應(yīng)槽，其一側(cè)的底部設(shè)有一進(jìn)水口，另一側(cè)的底部設(shè)有一出水口 ；該反應(yīng)槽內(nèi) 間隔地插設(shè)有陽(yáng)極板和陰極板，所有的陽(yáng)極板相互串聯(lián)，所有的陰極板相互串聯(lián)；每個(gè)陽(yáng)極 板和陰極板之間安裝有紫外燈。所述的裝置，其中反應(yīng)槽內(nèi)一側(cè)設(shè)有一溢流板。所述的裝置，其中反應(yīng)槽底部進(jìn)水口處設(shè)有布水板。所述的裝置，其中在反應(yīng)槽上方設(shè)有蓋板，蓋板上設(shè)有排氣管。所述的裝置，其中紫外燈外套設(shè)有石英管。本發(fā)明所具有的效果是1)本發(fā)明處理的含氰廢水的方法和裝置，氰化物濃度適應(yīng)范圍廣，處理效率高；2)本發(fā)明處理含氰廢水，不僅可以有效破除氰化物，還可以去除水中的金屬離子， 對(duì)水中的有機(jī)物也可以有效去除；3)處理設(shè)備所需直流電源裝機(jī)容量?。?)本處理電鍍廢水的工藝占地面積小，處理工藝簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低，操作和維護(hù)簡(jiǎn)單。


圖1是本發(fā)明處理含氰廢水的光電氧化裝置示意圖；其中(a)是主視圖；(b)是 俯視圖；(c)是側(cè)視圖。附圖中主要組件符號(hào)說(shuō)明1進(jìn)水口；2布水板；3電極；4反應(yīng)槽；5紫外燈；6密封蓋板；7出氣口；8溢流板； 9出水口 ；10石英管槽。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)現(xiàn)含氰廢水處理的原理和過(guò)程簡(jiǎn)述如下在外加電場(chǎng)作用下，催化陽(yáng)極可以通過(guò)電化學(xué)直接氧化作用去除水中的氰化物及 有機(jī)污染物。同時(shí)在紫外光的照射作用下，催化電極表面由于光催化的作用會(huì)產(chǎn)生羥基自 由基，自由基可以有效氧化氰化物及有機(jī)污染物。此外水中的氯離子通過(guò)陽(yáng)極氧化作用生成氯氣，氯氣水解生成次氯酸根。次氯酸 根可以與氰根離子發(fā)生氧化反應(yīng)去除氰根離子。同時(shí)次氯酸在紫外光的強(qiáng)化照射下，生成 羥基自由基和氯自由基，羥基自由基和氯自由基具有強(qiáng)氧化性，可以氧化去除氰根離子。這樣通過(guò)多種作用實(shí)現(xiàn)氰根離子的去除。同時(shí)陽(yáng)極表面會(huì)發(fā)生直接電解和光催化作用，氧化 氰化物；反應(yīng)過(guò)程如式7-式13所示2Cr_2e —Cl2 (7)C12+H20 — HClO (8)CN>0Cr+H20 — CNC1+20F (9)CNC1+20F — CN0+Cr+H20 (10)HOCl+h γ — · OH+ · Cl(11)CN>H0 · — N2+C02(12)
CN>C1 · — N2+Cr(13)在氰化物得到去除的同時(shí)，廢水中的重金屬離子通過(guò)還原反應(yīng)沉積在陰極上，不 僅得到去除而且得到回收利用；水中的有機(jī)污染物通過(guò)自由基的氧化作用得到降解和去 除。本發(fā)明的含氰廢水處理方法，包括如下步驟1)將含氰廢水的pH值調(diào)節(jié)至10以上，加入NaCl，加入量為1. 5-3. Og/L。2)調(diào)節(jié)電流至電流密度為l-5A/m2，開(kāi)啟紫外燈，紫外燈強(qiáng)度為5-30mW/cm2，主波 長(zhǎng)為254nm。進(jìn)行紫外強(qiáng)化電解處理含氰廢水，控制停留時(shí)間在10-30分鐘；3)本發(fā)明的光電催化氧化反應(yīng)出水，調(diào)節(jié)pH至7-9范圍內(nèi)，氰化物即可以達(dá)標(biāo)。以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體說(shuō)明。請(qǐng)結(jié)合圖la、b、c，本發(fā)明用于含氰廢水處理的裝置其整體是一反應(yīng)槽，在反應(yīng)槽 的底部設(shè)有進(jìn)水口 1、布水板2和出水口 9。在反應(yīng)槽內(nèi)設(shè)立一溢流板8，出水口 9設(shè)在溢流 板8與反應(yīng)槽壁之間。反應(yīng)槽器的上方設(shè)有密封蓋板6，在蓋板上設(shè)有排氣管7，以排除反 應(yīng)槽內(nèi)產(chǎn)生的氣體。反應(yīng)槽內(nèi)平行地間隔設(shè)置有多個(gè)陽(yáng)極板3和陰極板3’，每個(gè)陰極板和陽(yáng)極極之間 的間距為比如為3-5cm。多個(gè)陰極板3’之間相互串聯(lián)，多個(gè)陽(yáng)極板3也相互串聯(lián)。每個(gè)陽(yáng) 極板3和陰極板3’間均放置有紫外燈5。為避免紫外燈5受潮，可以將紫外燈5放在石英 槽10內(nèi)，將石英槽10放置在反應(yīng)槽內(nèi)待處理的廢水中。本發(fā)明的陽(yáng)極板3均是采用涂覆 二氧化鈦的以鈦為基底的鈦釕網(wǎng)或者鈦銥以及釕銥電極，陰極板3’為不銹鋼板或者石墨電 極。由上述裝置，含氰廢水從進(jìn)水口進(jìn)入反應(yīng)槽內(nèi)，在反應(yīng)槽中氰化物通過(guò)活性氯、羥 基自由基和氯自由基氧化共同作用面目實(shí)現(xiàn)分解。實(shí)施例1采用本發(fā)明所描述的處理含氰廢水的方法和裝置處理某一含氰電鍍綜合廢水。廢 水中氰化物濃度為15. 8mg/L, Cu2+濃度10. lmg/L, Ni2+離子濃度為0. 8mg/L, pH為0. 8。首 先將廢水的PH值調(diào)節(jié)至10. 5，然后進(jìn)行光電氧化反應(yīng)。反應(yīng)槽的體積為15L，表觀電流密 度為4A/m2，紫外光強(qiáng)度為lOmW/cm2。添加氯化鈉濃度為2g/L，廢水在光電反應(yīng)系統(tǒng)中的停 留時(shí)間為15分鐘，處理后廢水中氰化物濃度為0. 33mg/L, Cu2+濃度為0. lmg/L, Ni2+離子濃 度為 0. 15mg/L，pH 為 7. 8。實(shí)施例2采用本發(fā)明所描述的處理含氰廢水的方法和裝置，處理某一電鍍廠生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的含氰含銅廢水。廢水中氰化物濃度為30. 7mg/L, Cu2+濃度20. 5mg/L, pH為1. 2。首先 將廢水的PH值調(diào)節(jié)至10. 3，然后進(jìn)行光電氧化反應(yīng)。反應(yīng)槽的體積為15L，表觀電流密度 為5A/m2，紫外光強(qiáng)度為30mW/cm2。添加氯化鈉濃度為2. 5g/L，廢水在光電反應(yīng)系統(tǒng)中的停 留時(shí)間為20分鐘，處理后廢水中氰化物濃度為0. 21mg/L，Cu2+濃度為0. 08mg/L，pH為7. 8。
本發(fā)明通過(guò)電化學(xué)陽(yáng)極直接氧化、光催化氧化、活性氯氧化以及紫外輻照活性氯 產(chǎn)生氯自由基和羥基自由基等作用對(duì)水中的氰化物進(jìn)行有效去除。同時(shí)含氰廢水中的重金 屬離子在電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中在陰極進(jìn)行沉積，得到去除和回收；含氰廢水中的有機(jī)物也得 到有效降解和去除。
權(quán)利要求
1.一種光電化學(xué)處理含氰廢水的方法，主要步驟為將含氰廢水的PH值調(diào)節(jié)至10以 上，加入NaCl，于紫外線照射下電解處理，出水PH調(diào)節(jié)至7-9，氰化物即可以達(dá)標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，NaCl的加入量為每升含氰廢水加入1.5-3. 0克。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，紫外燈強(qiáng)度為5-30mW/cm2，主波長(zhǎng)為2Mnm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，電流密度為l-5A/m2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，紫外線照射下電解處理時(shí)間為10-30分鐘。
6.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的裝置，主要包括一反應(yīng)槽，其一側(cè)的底部設(shè)有一進(jìn)水口，另一側(cè)的底部設(shè)有一出水口 ；該反應(yīng)槽內(nèi)間隔 地插設(shè)有陽(yáng)極板和陰極板，所有的陽(yáng)極板相互串聯(lián)，所有的陰極板相互串聯(lián)；每個(gè)陽(yáng)極板和 陰極板之間安裝有紫外燈。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中，反應(yīng)槽內(nèi)一側(cè)設(shè)有一溢流板。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中，反應(yīng)槽底部進(jìn)水口處設(shè)有布水板。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中，在反應(yīng)槽上方設(shè)有蓋板，蓋板上設(shè)有排氣管。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中，紫外燈外套設(shè)有石英管。
全文摘要
一種光電化學(xué)處理含氰廢水的方法將含氰廢水的pH值調(diào)節(jié)至10以上，加入NaCl，于紫外線照射下電解處理，出水pH調(diào)節(jié)至7-9，氰化物即可以達(dá)標(biāo)。用于實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置包括一反應(yīng)槽，其一側(cè)的底部設(shè)有一進(jìn)水口，另一側(cè)的底部設(shè)有一出水口；該反應(yīng)槽內(nèi)間隔地插設(shè)有陽(yáng)極板和陰極板，所有的陽(yáng)極板相互串聯(lián)，所有的陰極板相互串聯(lián)；每個(gè)陽(yáng)極板和陰極板之間安裝有紫外燈。本發(fā)明通過(guò)電化學(xué)陽(yáng)極直接氧化、光催化氧化、活性氯氧化以及紫外輻照活性氯產(chǎn)生氯自由基和羥基自由基等作用對(duì)水中的氰化物進(jìn)行有效去除。同時(shí)含氰廢水中的重金屬離子在電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中在陰極進(jìn)行沉積，得到去除和回收；含氰廢水中的有機(jī)物也得到有效降解和去除。
文檔編號(hào)C02F1/461GK102101708SQ20111000524
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2011年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月12日
發(fā)明者劉會(huì)娟, 曲久輝, 趙旭 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心