过渡金属污水处理方法及过渡金属回收方法技术

本发明专利技术公开了过渡金属污水处理方法及过渡金属回收方法。一种过渡金属污水处理方法，包括以下步骤：在光照射、通电下，以包含光催化阳极的光催化系统对过渡金属污水进行处理，并在光催化阳极表面沉积过渡金属；光催化阳极包括负载二氧化钛纳米棒阵列的导电玻璃。本发明专利技术的过渡金属污水处理方法可以用于过渡金属络合物破络，本发明专利技术进行过渡金属络合物的破络过程发生在阳极室，当光催化阳极在光照的情况下，产生具有强氧化性的光生空穴以及活性氧，将过渡金属络合物氧化以将有机基团和过渡金属分离，有机基团转化成无机物，从而实现对过渡金属络合物的去除，同时在光阳极完成过渡金属的沉积。属的沉积。

【技术实现步骤摘要】
过渡金属污水处理方法及过渡金属回收方法


[0001]本专利技术涉及污水处理
，具体涉及过渡金属污水处理方法及过渡金属回收方法。

技术介绍

[0002]镍具有机械强度高、耐腐蚀、延展性好、化学稳定性高等特点，电镀镍可在镀件的表面形成稳定的镀层，具有理想的防护效果，其结构紧密细致，抗腐蚀能力强，耐磨性质优良，在工业行业有广泛的应用。同时，在镍电镀行业的生产过程中往往需要大量使用络合剂，其废水中的重金属物质主要以络合态存在。相比于游离态重金属镍，络合态重金属镍与络合剂配体结合牢固，难以被传统的重金属处理技术，如碱沉淀、离子交换和吸附等技术有效去除。以Ni(Ⅱ)
‑
EDTA为例，絮凝和离子交换仅能去除5％的金属络合物，而对于膜过滤和电渗析技术，仅能使污水得到浓缩，并不能真正实现Ni(Ⅱ)
‑
EDTA的有效去除，还会产生高浓度金属络合物浓缩液等二次污染物。同时，由于具有较高的稳定性，金属镍络合物难以被土壤和沉积物截留，在水环境中较自由金属离子具有更高的迁移能力和长距离传输能力。水环境中过量的镍会影响植物的生长和发育，甚至导致植物的死亡；过量摄入含镍物质会导致镍中毒现象，可引发皮肤炎、呼吸道癌症及人体神经系统退化等严重疾病。有研究表明，金属络合物可进一步提升重金属对生物细胞、细菌和植物的生物毒性。当镍络合物进入水环境后，由于其难生物降解和较高的稳定性，可长期存留在水环境中，并通过生物富集作用在食物链中累积和传递，从而对生态环境和人类的健康带来持续和深远的影响。因此，研发新型的镍络合物废水处理技术，实现镍络合废水的高效低耗处理和资源化，不仅具有科学研究价值，而且具有重大的环境意义。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术存在无法有效处理镍络合物废水的问题，本专利技术第一方面提供了一种过渡金属污水处理方法，本专利技术第二方面提供了一种过渡金属回收方法。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：
[0005]本专利技术第一方面提供了一种过渡金属污水处理方法，包括以下步骤：
[0006]在光照射、通电下，以包含光催化阳极的光催化系统对过渡金属污水进行处理，并在光催化阳极表面沉积过渡金属；
[0007]所述光催化阳极包括负载二氧化钛纳米棒阵列的导电玻璃。
[0008]优选的，这种过渡金属污水处理方法中，导电玻璃包括FTO导电玻璃、ITO导电玻璃中的至少一种。
[0009]优选的，这种过渡金属污水处理方法中，光催化阳极的钛元素的负载量为12
‑
20mg/cm2；进一步优选的，光催化阳极的钛元素的负载量为14
‑
18mg/cm2。
[0010]优选的，这种过渡金属污水处理方法中，过渡金属污水含有镍、铜、锰、钴的游离金属离子和/或络合态金属离子中的至少一种。
[0011]本专利技术中，利用光催化阳极在光照的情况下，产生具有强氧化性的光生空穴，将阳极电解液中过渡金属如锰(Mn
2+
)离子、镍(Ni
2+
)离子、钴(Co
2+
)氧化到三价锰(Mn
3+
)或四价锰(Mn
4+
)、四价镍(Ni
4+
)、三价钴(Co
3+
)或四价钴(Co
4+
)形态，形成相应的含过渡金属氧化物并吸附在光催化阳极的表面，从而实现对过渡金属的选择性去除以及阳极表面过渡金属的富集。
[0012]优选的，这种过渡金属污水处理方法中，过渡金属污水的pH为7
‑
12；进一步优选的，过渡金属污水的pH为8
‑
9。
[0013]优选的，这种过渡金属污水处理方法中，络合态金属离子所结合的络合剂包括EDTA、磷酸盐、羟基羧酸盐、氨基羧酸盐中的至少一种；进一步优选的，络合态金属离子所结合的络合剂为EDTA。
[0014]优选的，这种过渡金属污水处理方法中，光照射采用紫外光；进一步优选的，光照射采用弱紫外光，弱紫外光的波长为320nm
‑
400nm。
[0015]优选的，这种过渡金属污水处理方法中，通电采用直流电；直流电的电流密度为0.2mA/cm2‑
2.0mA/cm2。电流过小，污水中过渡金属络合物的破络效果不明显，过渡金属去除效果不佳，电流过大，虽也能达到较好的破络效果，但浪费电源。
[0016]优选的，这种过渡金属污水处理方法中，通电电解的时间为120
‑
200min。
[0017]优选的，这种过渡金属污水处理方法中，光催化阳极的制备方法包括以下步骤：
[0018]将钛源溶液和导电玻璃至于反应容器内，进行水热反应，得到所述的光催化阳极。
[0019]优选的，这种光催化阳极制备方法中，导电玻璃在进行反应前经过清洗；清洗液可以是超纯水、丙酮、醇类或其任意组合的混合溶液，超声清洗的时间为10
‑
30min。
[0020]优选的，这种光催化阳极制备方法中，钛源溶液为钛酸四丁酯溶液，钛酸四丁酯溶液的浓度为2
‑
4mol/L；进一步优选的，钛酸四丁酯溶液的浓度为2.5
‑
3.5mol/L；再进一步优选的，钛酸四丁酯溶液的浓度为2.8
‑
3.1mol/L。
[0021]优选的，这种光催化阳极制备方法中，水热反应的时间为4
‑
6h；进一步优选的，水热反应的时间为4.5
‑
5.5h。
[0022]优选的，这种光催化阳极制备方法中，水热反应的温度为500
‑
600℃；进一步优选的，水热反应的温度为520
‑
580℃。
[0023]本专利技术第二方面提供了一种过渡金属回收方法，包括以下步骤：在上述过渡金属污水处理方法处理后，施加反向电流或取出光阳极置于酸溶液中，实现过渡金属的回收。
[0024]本专利技术的有益效果是：
[0025]本专利技术的过渡金属污水处理方法可以用于过渡金属络合物破络，本专利技术进行过渡金属络合物的破络过程发生在阳极室，当光催化阳极在光照的情况下，产生具有强氧化性的光生空穴以及活性氧，将过渡金属络合物氧化以将有机基团和过渡金属分离，有机基团转化成无机物，从而实现对过渡金属络合物的去除，同时在光阳极完成过渡金属的沉积。
[0026]本专利技术属于光电催化，可以达到节省电能的效果；而采用电辅助光催化，可以降低空穴复合率，强化光生空穴的生成过程，提高过渡金属离子处理效能。
[0027]本专利技术在进行高浓度镍离子去除或低浓度连续去除时，可以得到从阳极表面直接脱落的氧化镍，可以实现直接回收。
附图说明
[0028]图1为实施例的光催化系统装置图。
[0029]图2为实施例1的光阳极扫描电镜图。
[0030]图3为实施例1的光阳极能谱分析图。
[0031]图4为实施例2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过渡金属污水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：在光照射、通电下，以包含光催化阳极的光催化系统对过渡金属污水进行处理，并在光催化阳极表面沉积过渡金属；所述光催化阳极包括负载二氧化钛纳米棒阵列的导电玻璃。2.根据权利要求1所述的过渡金属污水处理方法，其特征在于，所述光催化阳极的钛元素的负载量为12
‑
20mg/cm2。3.根据权利要求1所述的过渡金属污水处理方法，其特征在于，所述过渡金属污水含有镍、铜、锰、钴的游离金属离子和/或络合态金属离子中的至少一种。4.根据权利要求3所述的过渡金属污水处理方法，其特征在于，所述过渡金属污水的pH为7
‑
12。5.根据权利要求3所述的过渡金属污水处理方法，其特征在于，所述络合态金属离子所结合的络合剂包括EDTA、磷酸盐、羟基羧酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢耀斌，陈超群，栾天罡，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：