本發(fā)明涉及含鉻硫酸廢液處理，具體涉及一種適用于含鉻硫酸廢液處理的裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、鉻具有很高的硬度、光澤和耐腐蝕性，由于其具有良好的彈性和適應(yīng)性、耐溫范圍寬和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用在化工領(lǐng)域、生物領(lǐng)域和環(huán)保領(lǐng)域中。但是，在含鉻元素的材料制備中，往往會產(chǎn)生大量含鉻廢酸，其會帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。因此，需要對含鉻硫酸廢液進(jìn)行處理以防止對環(huán)境造成污染。

2、目前，電化學(xué)法在處理含鉻硫酸廢液時表現(xiàn)出較好的效果，其能夠在高效去除污染物的同時不產(chǎn)生二次污染。其中，隔膜電氧化法分離效果好、無需外加藥劑、轉(zhuǎn)化效率高，常用于物質(zhì)分離和廢水再生，適用于處理高濃度含鉻廢水。利用隔膜電氧化法處理含鉻廢酸時，可以在陽極室將廢酸中的cr(ⅲ)氧化為cr(ⅵ)，并回用到生產(chǎn)流程中，避免了大量含鉻廢酸的排放，同時也減少了含鉻原料的投加。

3、但是，利用隔膜電氧化法處理含鉻廢酸時，電極反應(yīng)會產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致體系溫度升高。對于含鉻廢酸這類強(qiáng)酸性環(huán)境，溫度的控制尤為重要，因為溫度的升高可能會影響鉻的化學(xué)形態(tài)和遷移特性，同時也會影響電極的穩(wěn)定性和反應(yīng)器的運(yùn)行效率。因此，在電化學(xué)處理過程中，為了控制反應(yīng)溫度，可能需要采取降溫措施。但在強(qiáng)酸性條件下，降溫過程可能會降低反應(yīng)速率，影響處理效率。這是因為在降溫過程中，反應(yīng)物的遷移速率和反應(yīng)動力學(xué)可能會受到影響，導(dǎo)致電化學(xué)反應(yīng)速率下降等問題。

4、綜上所述，目前在處理含鉻硫酸廢液時，仍然面臨著溫控困難和強(qiáng)酸性電化學(xué)反應(yīng)器在降溫過程中效率低下的問題，難以實現(xiàn)高效的溫控與降溫耦合，容易導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有技術(shù)對含鉻硫酸廢液處理時，難以實現(xiàn)高效的溫控與降溫耦合的技術(shù)問題，提供一種適用于含鉻硫酸廢液處理的裝置，能夠在實現(xiàn)降溫的同時，還保證了高效的電化學(xué)反應(yīng)速率。

2、為了解決上述問題，本發(fā)明按以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供了一種適用于含鉻硫酸廢液處理的裝置，包括：

4、分級膜電化學(xué)反應(yīng)器；

5、半導(dǎo)體電制冷片，所述半導(dǎo)體電制冷片與所述分級膜電化學(xué)反應(yīng)器連接，所述半導(dǎo)體電制冷片用于對所述分級膜電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)液體進(jìn)行降溫；

6、溫度傳感器，所述溫度傳感器與所述分級膜電化學(xué)反應(yīng)器連接；

7、陽極廢酸桶，所述陽極廢酸桶與所述分級膜電化學(xué)反應(yīng)器中的陽極腔室連接，所述陽極廢酸桶用于收集和儲存電解反應(yīng)時陽極腔室的含鉻硫酸廢液；

8、陰極廢酸桶，所述陰極廢酸桶與所述分級膜電化學(xué)反應(yīng)器中的陰極腔室連接，所述陰極廢酸桶用于收集和儲存電解反應(yīng)時陰極腔室的含鉻硫酸廢液；

9、流量計，所述流量計與所述陽極廢酸桶、陰極廢酸桶和分級膜電化學(xué)反應(yīng)器連接；

10、電源，所述電源與分級膜電化學(xué)反應(yīng)器和溫度傳感器連接；

11、離心磁力泵，所述離心磁力泵包括陽極離心磁力泵和陰極離心磁力泵，所述陽極離心磁力泵與所述陽極廢酸桶和陽極腔室連接，所述陰極離心磁力泵與所述陰極廢酸桶和陰極腔室連接，所述陽極離心磁力和陰極離心磁力泵都用于輸送含鉻硫酸廢液；

12、其中，所述半導(dǎo)體電制冷片和分級膜電化學(xué)反應(yīng)器的表面都刻有溝壑，以增強(qiáng)制冷效果。

13、作為一種優(yōu)選的實施方式，所述半導(dǎo)體電制冷片所采用的半導(dǎo)體材料為鉍銻合金、鉛銻合金或硅鍺合金中的其中一種。

14、作為一種優(yōu)選的實施方式，所述分級膜電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)具有交替分布的陽極板和陰極板；其中，相鄰的所述陽極板和陰極板之間通過隔膜和橡膠隔開，以使所述陽極腔室和陰極腔室呈對角排布。

15、作為一種優(yōu)選的實施方式，所述陽極板為鈦基二氧化鉛陽極板，所述陰極板為鉛陰極板。

16、作為一種優(yōu)選的實施方式，所述隔膜為尼龍膜、聚砜膜、聚四氟乙烯膜或者全氟磺酸膜中的其中一種。

17、作為一種優(yōu)選的實施方式，所述分級膜電化學(xué)反應(yīng)器具有用于固定陽極板、陰極板和隔膜的固定螺母。

18、作為一種優(yōu)選的實施方式，所述固定螺母的材質(zhì)為pp或upvc中的一種。

19、本發(fā)明還提供了一種適用于含鉻硫酸廢液處理的方法，基于上述所述的適用于含鉻硫酸廢液處理的裝置實現(xiàn)，所述方法包括以下步驟：

20、(1)將含鉻硫酸廢液進(jìn)行過濾后，分別注入陽極廢酸桶和陰極廢酸桶，并保持所述陽極廢酸桶和陰極廢酸桶中的液體的液位相同；

21、(2)開啟離心磁力泵，并根據(jù)流量計的示數(shù)調(diào)節(jié)進(jìn)入分級膜電化學(xué)反應(yīng)器中的陽極腔室和陰極腔室的液體，以使進(jìn)入所述陽極腔室和陰極腔室的液體的流量相同；

22、(3)當(dāng)所述陽極腔室和陰極腔室的液體的流量相同時，開啟電源和溫度傳感器；

23、(4)在電場作用下，陽極板表面產(chǎn)生大量自由基和離子，以使所述陽極腔室內(nèi)的三價鉻被所述自由基和離子氧化為六價鉻；

24、(5)當(dāng)溫度傳感器監(jiān)測到所述分級膜電化學(xué)反應(yīng)器中的液體溫度達(dá)到預(yù)設(shè)的溫度時，半導(dǎo)體電制冷片進(jìn)入制冷狀態(tài)，以使所述分級膜電化學(xué)反應(yīng)器中的液體溫度不會超過安全溫度。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

26、本發(fā)明所述的一種適用于含鉻硫酸廢液處理的裝置，能夠在處理含鉻硫酸廢液過程中有效避免二次廢酸的生成，依靠電能驅(qū)動反應(yīng)，無需額外添加其他化學(xué)藥劑，不僅減少了廢酸的產(chǎn)生，減輕了環(huán)境負(fù)擔(dān)，還顯著提升了反應(yīng)器的耐腐蝕性能，延長了設(shè)備的使用壽命，簡化了廢液處理流程，并有效降低了操作和維護(hù)成本。另外，本裝置通過設(shè)置溫度傳感器監(jiān)測分級膜電化學(xué)反應(yīng)器中液體的溫度，當(dāng)液體溫度升高時，開啟半導(dǎo)體電制冷片制冷狀態(tài)，對反應(yīng)器內(nèi)液體的溫度進(jìn)行降溫。特別地，分級膜電化學(xué)反應(yīng)器和半導(dǎo)體電制冷片的表面都刻有用于散熱的溝壑，提高了制冷效果，保證了電極的穩(wěn)定性和反應(yīng)器的運(yùn)行效率。

27、本發(fā)明還能夠根據(jù)溫度傳感器監(jiān)測的實時溫度信息動態(tài)調(diào)整電流輸出，從而優(yōu)化反應(yīng)器的工作狀態(tài)。這種精準(zhǔn)的溫控方法不僅確保了電化學(xué)反應(yīng)器在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，還能夠在需要時加大電流以提高再生效率，從而提升了系統(tǒng)的整體能效，在實現(xiàn)降溫的同時，還保證了高效的電化學(xué)反應(yīng)速率。

技術(shù)特征：

1.一種適用于含鉻硫酸廢液處理的裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于含鉻硫酸廢液處理的裝置，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于含鉻硫酸廢液處理的裝置，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種適用于含鉻硫酸廢液處理的裝置，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種適用于含鉻硫酸廢液處理的裝置，其特征在于：

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種適用于含鉻硫酸廢液處理的裝置，其特征在于：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種適用于含鉻硫酸廢液處理的裝置，其特征在于：

8.一種適用于含鉻硫酸廢液處理的方法，其特征在于，基于權(quán)利要求1-7任意一項所述的一種適用于含鉻硫酸廢液處理的裝置實現(xiàn)，所述方法包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種適用于含鉻硫酸廢液處理的裝置，包括分級膜電化學(xué)反應(yīng)器；半導(dǎo)體電制冷片用于對分級膜電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)液體進(jìn)行降溫；溫度傳感器，溫度傳感器與所述分級膜電化學(xué)反應(yīng)器連接；陽極廢酸桶和陰極廢酸桶分別用于收集和儲存電解反應(yīng)時陽極腔室和陰極腔室的含鉻硫酸廢液；流量計，流量計與陽極廢酸桶、陰極廢酸桶和分級膜電化學(xué)反應(yīng)器連接；電源，電源與分級膜電化學(xué)反應(yīng)器和溫度傳感器連接；離心磁力泵，分別與陽極廢酸桶、陰極廢酸桶、陽極腔室和陰極腔室連接，用于輸送含鉻硫酸廢液；其中，半導(dǎo)體電制冷片和分級膜電化學(xué)反應(yīng)器的表面都刻有溝壑，以增強(qiáng)制冷效果。本發(fā)明能夠在實現(xiàn)降溫的同時，還保證了高效的電化學(xué)反應(yīng)速率。

技術(shù)研發(fā)人員：姚涵,師雅琪,王坤,張連勝,趙宇,楊正武,孟廣源,張芯婉,胡華為,陳欣羽,張文卓,鄭蒙,張樂華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：黑龍江省廣盛達(dá)新材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30