一种利用不同络合剂辅助电化学去除水中Cr制造技术

本发明专利技术涉及一种利用不同络合剂辅助电化学去除水中Cr

Method for removing Cr3+ in water by using different complexing agent assisted electrochemistry

The invention relates to a method for removing Cr3+ in water by using different complexing agents. The wastewater containing Cr3+ is introduced into the reaction chamber, adding a certain amount of complexing agent and sodium sulfate as the supporting electrolyte, single wall carbon nanotubes modified stainless steel mesh as cathode, titanium mesh as the anode, adjusting the reaction chamber pH to a certain value, with a certain current density, electricity treatment after a certain period of time, using a spectrophotometer the measurement and calculation of the removal rate of Cr3+ can be obtained, wastewater discharge standard. The invention has the following steps: 1. Adding different types of complexing agent can change the form of Cr3+ in the aqueous solution, which is easy to remove. 2, to improve the Cr3+ removal rate while reducing energy consumption.

【技术实现步骤摘要】

本专利涉及一种废水处理
，具体涉及一种利用不同络合剂辅助电化学去除废水中三价铬（Cr3+）方法。
技术介绍
铬被广泛应用于电镀、金属加工、颜料、皮革加工、化学药品制造、电子设备和催化工业等行业，在诸多行业中每天有大量Cr6+和Cr3+酸性废水产生。随着人们对Cr6+的毒性认识，Cr6+的使用得到了严格的控制，而含铬废水中Cr3+依然大量存在且所占比例呈增大趋势。虽然Cr3+的毒性不如Cr6+强烈，但在自然环境中，存在Cr6+和Cr3+的相互转换现象，Cr3+对人类和自然环境具有极大的潜在威胁，所以有必要对大量的Cr3+废水进行处理。目前，水溶液中Cr3+的去除方式主要包括吸附、电絮凝、膜分离、氢氧化物沉淀法等，但都存在一些无法避免的缺点。吸附法存在吸附污染物速度慢，吸附容量较小且易受环境因素影响等问题；电絮凝存在耗电量大，能耗高，出水浊度较大等问题；膜分离法在处理低浓度废水时，极易发生浓差极化导致膜结垢，能耗升高，出水水质下降。在各种处理方法中，氢氧化物沉淀法是最常用的方法，但氢氧化物沉淀法会产生大量污泥，需进行二次处理，同时，根据Erdem等人的研究，氢氧化物沉淀污泥中铬元素易从沉淀污泥中溶出，形成二次污染。所以，有必要研发一种能耗低、无二次污染且能够进行金属回收的Cr3+废水处理方法。电化学法是近60年来发展起来的另一类水处理技术，具有能耗低、无二次污染等特点，在处理重金属废水方面具有很大的潜力。碳纳米管是1991年发现的一种新型碳材料，具有高比表面积、良好导电性和高机械强度，已在吸附处理水体污染中展现出广阔的应用前景。不锈钢是一种常见的金属导电材料，耐酸碱性、机械强度、导电性均优良。Cr3+在pH小于4的溶液中主要以［Cr(H2O)6］3+形态存在，其是一个以Cr3+为中心、H2O为顶点的非常稳定的正八面体结构。且Cr3+和H2O之间的平均键距为1.99Å，这使得Cr3+难以获得电子被还原。由此可见，要使Cr3+易于获得电子被还原，需首先改变其稳定的形态结构，增大Cr3+-H2O之间的键距。可喜的是，当水体中存在甲酸、甲酸铵、醋酸和草酸等能和Cr3+发生强烈络合作用的物质时，［Cr(H2O)6］3+稳定的正八面结构可被打破，这有利于Cr3+进一步获得电子被还原为Cr原子，从而被去除。本专利采用电泳沉积法制备的沉积单壁碳纳米管不锈钢网片为电极，用不同络合剂辅助此电极处理含Cr3+废水，借此提高废水中Cr3+的去除效果。
技术实现思路
本专利的目的在于采用不同类型络合剂去除Cr3+，以实现废水达标排放。将含Cr3+废水引入反应室中，加入络合剂和硫酸钠，以单壁碳纳米管修饰的不锈钢网片作为阴极，钛网为阳极，调节反应室pH值，通电处理一定时间后，用分光光度计测量并计算Cr3+去除率，得到可达标排放的废水。所述的络合剂为甲酸、草酸、醋酸、柠檬酸中的一种。所述的络合剂添加量为Cr3+质量分数的5%~20%之间。所述的pH值控制在2~5之间。所述的通电处理，其电流密度控制在0.5~3mA/cm2之间。所述的硫酸钠，其质量分数为3~15g/L。所述的通电处理，处理时间为200~250min。所述的反应室为传统的单室三电极电化学系统。此电化学系统中，单壁碳纳米管修饰的不锈钢网片为阴极，钛网为阳极，参比电极为饱和甘汞电极。实验结束后用分光光度计测量并计算Cr3+去除率。本专利技术具有如下有益效果：1、添加不同类型络合剂可以改变Cr3+在水溶液中形态，使其易于去除。2、在提高Cr3+去除率的同时降低反应能耗。附图说明图1是添加不同络合剂Cr3+去除率随时间变化曲线。具体实施方式实施例1甲酸辅助单壁碳纳米管不锈钢网片电极去除Cr3+废水：将200mL含 Cr3+废水（含Cr3+：6.13mg/L）引入反应室中，加入2g硫酸钠，以单壁碳纳米管修饰的不锈钢网片电极作为阴极，钛网为阳极，控制反应室pH为4.0，保持电流密度为2 mA/cm2，甲酸添加量为0.2452mg。处理时间为210min。含Cr3+废水经处理后，用分光光度计测量并计算Cr3+去除率，表明Cr3+浓度降为1.43mg/L,去除率为76.7%。本实施例使用的含Cr3+废水为模拟废水。实施例2醋酸辅助单壁碳纳米管不锈钢网片电极去除Cr3+废水：将200mL含Cr3+废水（含Cr3+：6.35mg/L）引入反应室中，加入1.6g硫酸钠，以单壁碳纳米管修饰的不锈钢网片电极作为阴极，钛网为阳极，控制反应室pH为3.5，保持电流密度为2.2 mA/cm2。醋酸添加量为0.2540mg。化学处理时间为240min。含Cr3+废水经处理后，用分光光度计测量并计算Cr3+去除率，表明Cr3+浓度降为0.96mg/L,去除率为84.9%。本实施例使用的含Cr3+废水为模拟废水。实施例3草酸辅助单壁碳纳米管不锈钢网片电极去除Cr3+废水：将200mL含Cr3+废水（含Cr3+：6.49mg/L）引入反应室中，加入2g硫酸钠，以单壁碳纳米管修饰的不锈钢网片电极作为阴极，钛网为阳极，控制反应室pH为2.5，保持电流密度为2.5 mA/cm2。草酸添加量为0.2596mg。化学处理时间为240min。含Cr3+废水经处理后，用分光光度计测量并计算Cr3+去除率，表明Cr3+浓度降为0.51mg/L,去除率为92.1%。实施例4柠檬酸辅助单壁碳纳米管不锈钢网片电极去除Cr3+废水：将200mL含Cr3+废水（含Cr3+：6.30mg/L）引入反应室中，加入1.6g硫酸钠，以单壁碳纳米管修饰的不锈钢网片电极作为阴极，钛网为阳极，控制反应室pH为3.0，保持电流密度为2.5 mA/cm2。柠檬酸添加量为0.2520mg。化学处理时间为250min。含Cr3+废水经处理后，用分光光度计测量并计算Cr3+去除率，表明Cr3+浓度降为0.21mg/L,去除率为96.7%。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用不同络合剂辅助电化学去除水中Cr3+的方法，具体方法如下：将含Cr3+废水引入反应室中，加入络合剂和硫酸钠，调节反应室pH值，通电处理一定时间后，用分光光度计测量并计算Cr3+去除率，得到可达标排放的废水。

【技术特征摘要】
1.一种利用不同络合剂辅助电化学去除水中Cr3+的方法，具体方法如下：将含Cr3+废水引入反应室中，加入络合剂和硫酸钠，调节反应室pH值，通电处理一定时间后，用分光光度计测量并计算Cr3+去除率，得到可达标排放的废水。2.根据权利要求1所述的一种利用不同络合剂辅助电化学去除水中Cr3+的方法，其特征在于所述的络合剂为甲酸、草酸、醋酸、柠檬酸中的一种；所述的络合剂添加量为Cr3+质量分数的5%~20%之间。3.根据权利要求1所述的一种利用不同络合剂辅助电化学去除水中Cr3+的方法，其特征在于所述的pH值，控制在2~5之间。4.根据权利要求1所述的一种利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘耀兴，陈佳辉，陈日耀，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：福建;35