一种处理重金属络合物废水的电化学方法技术

本发明专利技术涉及一种处理重金属络合物废水的电化学方法，属于电化学处理废水领域。本发明专利技术的处理重金属络合物废水的电化学方法，包括以下步骤：(1)在电解池中加入重金属络合物废水溶液和电解质溶液，得到混合溶液；所述电解质溶液为NaCl电解质溶液；(2)将掺硼金刚石电极、辅助电极以及参比电极分别放入步骤(1)混合溶液的电解池中，以电化学工作站形式连接形成三电极体系，利用掺硼金刚石电极原位产生的羟基自由基和含氯自由基使重金属络合物破络、降解，清除废水中的重金属络合物，同时重金属离子在辅助电极进行化学沉积回收。该方法简单方便、条件可控且能够用于重金属络合物废水的规模化处理。模化处理。模化处理。

【技术实现步骤摘要】
一种处理重金属络合物废水的电化学方法


[0001]本专利技术涉及一种处理重金属络合物废水的电化学方法，属于电化学废水处理领域。

技术介绍

[0002]众所周知，废水处理一直是环保工作者关注的问题之一，尤其是水体中的重金属污染。随着半 导体电镀行业的快速发展，电镀废水中存在大量的重金属(包括Cu、Ni、Cr等)，而这些重金属又 倾向与各个行业广泛应用的乙二胺四乙酸(EDTA)等络合剂(CA)结合，形成重金属络合物，进 而大大增加了废水处理的难度。
[0003]高级氧化技术(AOPs)是利用具备很强的氧化能力的物质将废水中的有机污染物以及重金属 络合物进行氧化，起到降解、清除污染物的效果。在高级氧化技术中，羟基自由基(
·
OH)作为一 种较强的氧化剂，能以扩散限制的速度氧化各种有机污染物，使得人们对其在废水处理等领域极为 关注。
[0004]掺硼金刚石(BDD)电极材料由于其具有较强的催化活性和化学惰性，具有很大的析氧过电位 (1.3V)，而且BDD电极表面吸附氧活性强，结合能达到532.37eV，并且表面吸附层较薄，使产 生的
·
OH形态更自由化，通常作为产生
·
OH的电极材料用于废水的处理。
[0005]·
OH的电化学形成相对于现有技术中废水净化方法具有许多优点，不需要额外添加任何处理试 剂，但
·
OH的产生往往会受到严格的条件限制，如电极材料、电极电位、电流密度、溶液pH、电 解介质、电化学池设计等，进而会使其在废水规模化处理应用中受限。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种处理重金属络合物废水的电化学方法，利用掺硼金刚石电极原位产 生羟基自由基和含氯自由基，使得废水中重金属络合物在两类强氧化性自由基的相互配合下高效破 络、降解，同时回收重金属；该方法简单方便、条件可控且能够用于重金属络合物废水的规模化处 理。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术的处理重金属络合物废水的电化学方法所采用的技术方案具体包括 以下步骤：
[0008](1)在电解池中加入重金属络合物废水溶液和电解质溶液，得到混合溶液；所述电解质溶液 为NaCl电解质溶液；
[0009](2)将掺硼金刚石电极、辅助电极以及参比电极分别放入步骤(1)混合溶液的电解池中，以 电化学工作站形式连接形成三电极体系，利用掺硼金刚石电极原位产生的羟基自由基和含氯自由基 使重金属络合物破络、降解，同时重金属离子在辅助电极进行化学沉积回收。
[0010]本专利技术的处理重金属络合物废水的电化学方法，以NaCl为电解质溶液，一方面作为电解质导 电溶液，在电化学工作过程中起主要导电作用；另一方面，在掺硼金刚石(BDD)高活性催化作用 下原位生成含氯自由基。在重金属络合物废水处理过程中，BDD电极通过
高活性催化水原位产生 强氧化性的羟基自由基(
·
OH)和氯离子原位产生含氯自由基(
·
Cl、Cl2·
‑
和ClO
·
)，使得废水中的 重金属络合物在两类自由基协同配合下快速破络、降解，不仅达到高效去除废水中重金属络合物的 目的，而且重金属离子还能被置换到辅助电极，在辅助电极表面化学沉积进行回收。
[0011]下述为BDD工作电极催化产生羟基自由基和含氯自由基的原理过程：
[0012]H2O
→
H2O
+
+e
‑
[0013]H2O
+
→
·
OH+H
+
[0014]BDD+H2O
→
BDD(
·
OH)+H
+
+e
‑
[0015]BDD(
·
OH)+Cl
‑
→
BDD+Cl
·
+OH
‑
[0016]Cl
‑
+Cl
·
→
Cl2·
‑
[0017]2Cl
‑
→
Cl2+2e
‑
[0018]Cl2+H2O
→
HOCl+Cl
‑
+H
+
OCl
‑
+
·
OH
→
ClO
·
+OH
‑
[0019]进一步地，所述重金属络合物废水为Ni
‑
EDTA废水、Cu
‑
EDTA废水、Cr
‑
EDTA废水中的任意 一种或多种；优选地，所述重金属络合物废水为Ni
‑
EDTA废水。
[0020]BDD工作电极催化活性的高低直接影响自由基的产生情况，进而影响重金属络合物废水的处 理效果，为了更好的清除重金属络合物废水中重金属络合物，达到较好的处理效果；优选地，所述 步骤(2)中掺硼金刚石电极是由以下步骤制备而成：
[0021](1)将具有111晶面的多晶硅基片，用1μm的金刚石粉打磨，然后分别用丙酮和去离子水超 声清洗，去除表面油污、烘干；随后，在种晶液进行超声处理，完成后将样品烘干，得预处理过的 基片；所述种晶液为5g金刚石纳米粉和20mL乙醇充分混合得到的悬浊液；
[0022](2)打开CVD设备排气阀，将腔体内压力升至常压，打开腔体，将步骤(1)得到的预处理过 的基片放在样品台，调整位置，关闭腔体；抽真空，之后进行预热；然后打开氢气进气，直至腔体 内等离子体稳定，再打开甲烷开关，甲烷与氢气的比例为1:99，通入掺杂气体三甲基硼，用于掺硼 金刚石的生长；
[0023](3)待步骤(2)掺硼金刚石生长完成后，仅保持氢气通入，当腔体内压强降至0.7kpa，关 闭高压和低压开关，直至降至室温，关闭氢气，得到掺硼金刚石材料。
[0024]BDD作为工作电极，具有宽的电化学窗口、较低的背景电流以及双电层电容，析氧电位在+2.3Vvs Ag/AgCl，析氢电位在
‑
1.25V vs Ag/AgCl，BDD电极性质有利于活性自由基的产生，表现为较 高的催化活性。
[0025]进一步地，所述参比电极为Ag/AgCl或饱和甘汞电极。
[0026]进一步地，所述辅助电极为Pt电极、Ti电极或不锈钢电极的任意一种。
[0027]在电化学处理重金属络合物废水过程中，废水中重金属络合物的浓度会直接影响重金属络合物 的去除效果，为了更彻底的清除重金属络合物废水中Ni
‑
EDTA；优选地，所述重金属络合物废水 的浓度为0.05～0.5mM；进一步优选地，所述重金属络合物废水的浓度为0.1mM。
[0028]NaCl作为电解质溶液，随着浓度的增大，电导率会不断上升，但太高又会造成饱和，优选 地，所述NaCl电解质溶液的浓度为50～100mM；进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种处理重金属络合物废水的电化学方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)在电解池中加入重金属络合物废水溶液和电解质溶液，得到混合溶液；所述电解质溶液为NaCl电解质溶液；(2)将掺硼金刚石电极、辅助电极以及参比电极分别放入步骤(1)混合溶液的电解池中，以电化学工作站形式连接形成三电极体系，利用掺硼金刚石电极原位产生的羟基自由基和含氯自由基使重金属络合物破络、降解，清除废水中的重金属络合物，同时重金属离子在辅助电极进行化学沉积回收。2.根据权利要求1所述的处理重金属络合物废水的电化学方法，其特征在于，所述重金属络合物废水为Ni
‑
EDTA废水、Cu
‑
EDTA废水、Cr
‑
EDTA废水中的任意一种或多种。3.根据权利要求1所述的处理重金属络合物废水的电化学方法，其特征在于，所述步骤(2)中掺硼金刚石电极是由以下步骤制备而成：(1)将具有111晶面的多晶硅基片，用1μm的金刚石粉打磨，然后分别用丙酮和去离子水超声清洗，去除表面油污、烘干；随后，在种晶液进行超声处理，完成后将样品烘干，得预处理过的基片；所述种晶液为5g金刚石纳米粉和20mL乙醇充分混合得到的悬浊液；(2)打开CVD设备排气阀，将腔体内压力升至常压，打开腔体，将步骤(1)得到的预处理过的基片放在样品台，调整位置，关闭腔体；抽真...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国帅，刘明，崔敏华，邹华，邵鹏辉，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：