一种电镀废水深度处理的双氧化装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电镀废水深度处理的双氧化装置及方法，属于废水深度处理工艺技术领域。电镀废水深度处理的双氧化装置包括依次串联的电催化芬顿氧化单元与窄通道电化学氧化单元，所述窄通道电化学氧化单元的阳极为钛基体二氧化钌共熔体结构的微孔管式膜电极。通过在电催化芬顿氧化单元之后串联窄通道电化学氧化单元，使铁与有机酸类有机物降解中间体形成的络合物在窄通道电化学氧化的阳极破络，提高COD去除效率；同时，针对电镀废水，窄通道电化学氧化单元的阳极采用钛基体二氧化钌共熔体结构的微孔管式膜电极，避免了强酸性腐蚀且能够形成次氯酸与电催化芬顿氧化发生协同氧化反应，进一步提高COD的去除效率。

【技术实现步骤摘要】
一种电镀废水深度处理的双氧化装置及方法
本专利技术属于废水深度处理工艺
，更具体地说，涉及一种电镀废水深度处理的双氧化装置及方法。
技术介绍
电镀行业是关乎国计民生的行业，大到重型器械，小到硬币、打火机风罩等，都经过电镀的工艺才得以面世。电镀工艺过程中的COD主要来源于三个方面：电镀前处理工艺、电镀工艺、电镀后处理工艺。电镀废水中COD的主要为各种添加剂和部分镀种含有的有机络合剂，这些添加剂为多组分高碳链有机化合物。总的来说电镀废水中的COD值并不高，但是由于电镀液种类不同，其成分比较复杂，不同工艺采用的电镀液也不相同，给特征污染物的去除带来一定的难度。目前，电镀废水中COD的去除工艺主要有：①化学沉淀法；②吸附法；③生化法；④高级氧化法等技术。化学沉淀法的优点是操作简单，成本不高，而缺点是去除率低，产泥量大并且会产生二次污染；吸附法的原理是以吸附剂自身独特的结构为依据将废水中的重金属离子和COD除去，此方法缺点在于成本高昂、操作不便；现阶段国内外实现电镀废水COD达标排放的主要方法是生化法，但生化法前期投资大、生物菌种对重金属敏感，培养要求严格，适合处理连续大水量废水，在中小型电镀企业很难大面积推广，使用受到限制；高级氧化法主要包括Fenton试剂氧化法、湿式氧化法、光催化氧化法、臭氧氧化法、超临界氧化法等。张卿等人进行了光-Fenton试剂降解模拟电镀废水中有机物的研究，实验得出最佳处理条件为：H2O2投加量为8mL，m(Fe2+)：m(H2O2)为1:10，反应时间6h，此时废水COD去除率达到74％(张卿等.光-Fenton试剂降解模拟电镀废水中有机物的去除研究.环境工程学报.2011,38(2):305-308)。Chih-TaWang等人用活性吸附碳作为电Fenton法的阴极，研究了影响COD去除因素，指出在室温(20℃)，电流密度3.2mA/cm2时COD的去除率达到75.2％(Chih-TaWang,etal.CODremovalfromrealdyeingwastewaterbyelectro-Fentontechnologyusinganactivatedcarbonfiber,EnvironmentalScience&Technology,52(6)(2010)1983-1987)。现如今针对电镀废水深度处理工艺较少，效果不佳，因此发展稳定有效的电镀废水的深度处理方法具有十分重要的现实意义。
技术实现思路
1.要解决的问题针对现有电催化芬顿氧化过程中产生的铁的络合物难降解而导致的电镀废水中COD去除效率低的问题，本专利技术提供一种电镀废水深度处理的双氧化装置及方法，通过在电催化芬顿氧化单元之后串联窄通道电化学氧化单元，使铁的络合物破络提高COD去除效率。2.技术方案为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种电镀废水深度处理的双氧化装置，包括电催化芬顿氧化单元与窄通道电化学氧化单元串联，所述窄通道电化学氧化单元的阳极为钛基体二氧化钌共熔体结构的微孔管式膜电极。利用电催化芬顿氧化技术，将大分子还原性有机物氧化为小分子有机物从而提高降解废水COD的可操作性，同时利用电化学氧化技术产生的强氧化剂进一步去除废水中COD。在电镀废水中由于金属镀件需要经过酸洗工艺，酸洗工艺中常用的酸为氢氟酸，因此电镀废水中常含有较高浓度的氢氟酸，而氢氟酸对于钛基体具有较强腐蚀性。另外，电镀废水中往往含有铬酸、硝酸等较强无机酸，在浓度较高(大于10g/L)的情况下亦会对钛基体造成腐蚀，同样影响处理继续进行。诸如Ti/PbO2涂层电极和铱钽电极等均为电沉积得到的涂层电极，Ti和PbO2之间只依靠电沉积的方式结合，在使用中容易出现钛基体腐蚀现象，导致处理无法进行。而钛基体二氧化钌共熔体结构的微孔管式膜电极(Ti-RuO2电极)中的Ti-RuO2是共熔体结构，较涂层结构而言，共熔体结构更加稳定，抗氢氟酸腐蚀，使用寿命长。因此，针对电镀废水，采用Ti-RuO2电极才能保证长期稳定的COD处理效果。同时，由于电镀废水中还含有较高的氯离子，在Ti-RuO2电极作用下，能够发生析氯反应，最终生成次氯酸与电芬顿氧化过程发生双重协同的氧化反应，进一步提高COD去除效率。优选地，所述窄通道电化学氧化单元中阴阳极的间距为1～3厘米。采用阴阳极间距在1～3厘米的窄通道电化学氧化单元，能够使电催化芬顿氧化过程中产生的铁的络合物在窄通道电化学氧化阶段的阳极破络后直接在阴极还原，保证体系内的亚铁离子浓度，并释放出低分子有机酸和其他易络合的有机物供前端的电催化芬顿氧化步骤继续降解，进一步提高电芬顿氧化去除COD的效率。优选地，所述电催化芬顿氧化单元阳极由多孔复合型铁电极构成，所述多孔复合型铁电极采用生铁粉(45％)和熟铁粉(55％)，混合后碾压研磨至目数为80-160目，将混合料置于管式模板或平板式模板中，压制后在350℃温度下烧结1-3h成型该电极活性电位多，氧化性能强；阴极为改性石墨电极或不锈钢电极，所述改性石墨电极制备方法为：1)分别用丙酮、乙醇、超纯水清洗去除石墨毡表面油脂；2)催化剂配制：1.0-2.0g炭黑，0.1-0.5g聚四氟乙烯乳液(60％)配置到乙醇中，超声20-60min后使其分散均匀；3)炭黑-聚四氟乙烯电极制作：处理后的石墨毡放入催化剂溶液超声，使其炭黑-聚四氟乙烯团聚物能均匀粘附于石墨毡炭纤维表面；放入75-105℃的真空烘箱真空干燥20-30小时；最后将干燥后的电极置于马弗炉烧结(320-370℃，1-1.5h)，上述步骤可重复2-3次，致使电极表面的催化层附着均匀。优选地，所述的钛基体二氧化钌共熔体结构的微孔管式膜电极的孔径为10～50微米。采用该孔径范围内的钛基体二氧化钌共熔体结构的微孔管式膜电极，借助膜分离的扩散作用使污染物与电极的接触几率增大，提高了电化学氧化的效率。与此同时，由于电化学的氧化作用将污染物氧化，降低了膜污染的程度，延长了膜电极使用寿命。优选地，所述的钛基体二氧化钌共熔体结构的微孔管式膜电极采用以下方法制备：首先以异丙醇为溶剂配置钌金属的醇盐溶于，溶液中RuCl3·3H2O质量浓度为3％，盐酸浓度为0.5mol·L-1；然后将配置好的醇盐溶液均匀缓慢的刷涂在钛管上，刷涂完后放入烘箱中，将温度调节到100℃后烘干10min，然后取出静置冷却，冷却至室温后继续重复以上的工作四次；将刷涂并烘干后的管式钛基体放入马弗炉中烧结，烧结温度为450℃，升温速度为5℃/min，烧结时间为20min。再将以上的工作在重复20次，最后再500℃高温烧结一次，升温速度为5℃/min，烧结时间为60min后得到钛基体二氧化钌共熔体结构的微孔管式膜电极。制备钛基体二氧化钌共熔体结构的微孔管式膜电极(即Ti-RuO2微孔管式膜电极)的方法还可采用电沉积法：电沉积液地配制：配制0.5-0.8mM三水合氯化钌，0.5-0.7MKCl，pH约为2-3的酸性氯化钌水溶液；电沉积：将上述酸性氯化钌(RuCl3·nH2O)溶液将二氧化钌电沉积在钛基体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电镀废水深度处理的双氧化装置，其特征在于，包括依次串联的电催化芬顿氧化单元与窄通道电化学氧化单元，所述窄通道电化学氧化单元的阳极为钛基体二氧化钌共熔体结构的微孔管式膜电极。/n

【技术特征摘要】
1.一种电镀废水深度处理的双氧化装置，其特征在于，包括依次串联的电催化芬顿氧化单元与窄通道电化学氧化单元，所述窄通道电化学氧化单元的阳极为钛基体二氧化钌共熔体结构的微孔管式膜电极。


2.根据权利要求1所述的电镀废水深度处理的双氧化装置，其特征在于，所述窄通道电化学氧化单元中阴阳极的间距为1～3厘米。


3.根据权利要求1所述的电镀废水深度处理的双氧化装置，其特征在于，所述的钛基体二氧化钌共熔体结构的微孔管式膜电极的孔径为10～50微米。


4.根据权利要求1所述的电镀废水深度处理的双氧化装置，其特征在于，所述电催化芬顿氧化单元与窄通道电化学氧化单元通过两根设置有高压水泵的连接管连接，形成循环运行的双氧化装置。


5.一种电镀废水深度处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采用化学沉淀法对电镀废水中的重金属离子进行预处理后过滤；
S2、调节步骤S1处理后废水的pH至酸性；
S3、投加H2O2，利用权利要求1所述的双氧化装置对步骤S2出水进行深度处理；
S4、采用化学沉淀法对步骤S3出水进行处理，过滤后得到最终出水。...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩卫清，崔韬，刘润，戴君诚，魏卡佳，王连军，刘晓东，孙秀云，李健生，沈锦优，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32