一种电化学活化过硫酸盐降解重金属络合物耦合重金属回收的方法技术

本发明专利技术公开了一种电化学活化过硫酸盐降解重金属络合物耦合重金属回收的方法。其步骤为：配置电化学反应器，阴极和阳极同室设置，以硫酸钾和过氧单硫酸盐配置的混合液为电解液，施加电压，降解待处理含重金属络合物的废水，同时释放出的重金属在阴极进行还原反应并回收。本发明专利技术成功构建了一种新型的电化学废水处理法，阴极阳极在电解池中的协同，保证了阴极和阳极对过硫酸盐活化的双重贡献，增强了重金属螯合物的去除效率，能够高效的去除各种废水中的重金属有机络合物，环境友好，不容易造成二次污染，并具有一定的循环性，具有工业应用潜力。潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种电化学活化过硫酸盐降解重金属络合物耦合重金属回收的方法


[0001]本专利技术属于电化学污水处理
，具体涉及一种电化学活化过硫酸盐降解重金属络合物耦合重金属回收的方法。

技术介绍

[0002]采矿、金属电镀、有色金属冶金和电池工业排放的重金属不能生物降解，并易于在生物体中积累，这通过完整的食物链对公众健康造成永久性危害。
[0003]重金属可以与共存的有机配体反应，如乙二胺四乙酸(EDTA)、柠檬酸和工业废水中的草酸，与相当比例的金属络合(如Cu)，从而形成稳定的金属
‑
有机络合物。这种络合增强了铜离子在宽pH范围内的稳定性和溶解度，因此这些重金属配合物不能用膜分离、吸附和沉淀等常规策略进行有效处理，而这些策略目前无法同时打破金属
‑
有机配体的结合，并覆盖分解后的金属以供再次使用。为了实现可持续发展目标，必须开发重金属络合物废水处理方法，以实现同时破坏金属
‑
有机键和回收金属资源。
[0004]以Cu(II)
‑
EDTA为例，目前去除它的主要方法有芬顿氧化法、光化学氧化法、光催化氧化法、和光电催化氧化法。但是，上述的常用方法受到废水中短距离光穿透，成本高，效率低，二次污染等一系列问题的限制，从而影响了其推向实际应用的可能。
[0005]电化学法处理废水中的重金属螯合物，也是一种较为常见的处理方式，其优点包括：不仅具有操作简单、可控性强、经济适用、反应条件温和、受环境影响小、无二次污染等，长期受研究者青睐。同时作为过硫酸氢钾复合盐(PMS)的高级氧化工艺是一种在废水处理领域可行的方法，合理的催化剂材料可以实现PMS活化后ROS的高产率，然而，催化剂的合成步骤繁琐，合成条件苛刻，耗时耗力等等缺陷使得这一过程变得非常低效。
[0006]考虑到电化学法的广泛应用场景，研发、制备一种新型的高效率、具有高度特异性、灵活改进的除污染物的方法迫在眉睫，从而能够解决含高重金属螯合物废水带来日益突出的环境问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种电化学活化过硫酸盐降解重金属络合物耦合重金属回收的方法，在高效处理废水中金属有机络合物的同时还有效的回收了重金属，避免二次污染。
[0008]为了实现上述技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]提供一种电化学活化过硫酸盐降解重金属络合物耦合重金属回收的方法，包括以下步骤：
[0010]配置电化学反应器，阴极和阳极同室设置，以硫酸钾和过氧单硫酸盐(PMS)配置的混合液为电解液，施加电压，降解待处理含重金属络合物的废水，同时释放出的重金属在阴极进行还原反应并回收。
[0011]按上述方案，重金属络合物中重金属为Cu、Ni或Cr。
[0012]按上述方案，重金属络合物中配体为EDTA。
[0013]按上述方案，所述电解液中，硫酸钾浓度为0.05
‑
0.2mol/L；PMS浓度为100
‑
400ppm。
[0014]按上述方案，所述过氧单硫酸盐为过氧单硫酸钾、过氧单硫酸钠或过氧单硫酸铵。
[0015]按上述方案，施加的电压为
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1.5～
‑
3.0V，优选
‑
2～
‑
3V，降解时间为3
‑
5h，保持反应过程电流始终稳定。
[0016]按上述方案，待处理含重金属络合物的废水中，重金属络合物浓度为0.05
‑
0.5mmol/L。
[0017]按上述方案，所述阴极或阳极的材质为钛网；优选地，所述钛网层厚度0.1～0.3mm。
[0018]本专利技术的有益效果在于：
[0019]1.本专利技术提供了一种电化学活化过硫酸盐降解重金属络合物耦合重金属回收的方法，通过将阴极和阳极设置在同一反应池进行，巧妙的利用双电极(阴极、阳极)对PMS的协同活化作用，提升了过硫酸盐的活化效率，增强了重金属络合剂的解络效率，同时还实现了在阴极耦合重金属还原及回收。
[0020]2.本专利技术方法去除废水中对金属的回收效率高，一次降解便可使废水中重金属浓度低于国家标准。
[0021]3.本专利技术不需要任何复杂的电极材料，不需要分隔两室的膜装置，具有能耗低，工艺简单，绿色环保，易操作实施，应用范围广等优势。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例和/或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本专利技术的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
[0023]图1为实施例1和对比例1对Cu
‑
EDTA的去除效果对比。
[0024]图2为实施例1和对比例1对Cu
‑
EDTA中Cu的回收效果对比。
[0025]图3为实施例和对比例中不同电压下PMS单池体系对Cu
‑
EDTA的降解。
[0026]图4为实施例和对比例中不同电压下PMS单池体系对Cu
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EDTA中Cu的回收。
[0027]图5为实施例和对比例中不同电压下Cu
‑
EDTA的解络和Cu回收的对比图，其中C(EDTA)代表EDTA的去除率，R(Cu)代表Cu的回收率。
[0028]图6为实施例1中对阴极钛网循环使用5次对Cu
‑
EDTA去除效果图。
[0029]图7为实施例1中对阴极钛网循环使用5次对Cu
‑
EDTA中Cu回收效果图。
[0030]图8为实施例1中对阴极钛网循环使用5次对Cu
‑
EDTA去除效果与Cu回收效果对比图。
[0031]图9为实施例和对比例中不同条件下电化学活性效果对比图；其中图9a为阴极和阳极分别在有无PMS体系下对EDTA的解络；图9b为为阴极和阳极分别在有无PMS体系下对Cu的回收；图9c为不同电极电解条件下PMS的消耗曲线；图9d为阴极和阳极分别在有无PMS体
系下EDTA的降解速率常数；图9e为阳极反转阴极条件下的EDTA降解和Cu的回收实验；图9f为阴极转化阴阳两极协同条件下的EDTA降解和Cu的回收实验。
[0032]图10为实施例1中反应前钛网的SEM图像。
[0033]图11为实施例1体系中加了PMS(0.1M K2SO4+200ppm PMS)经过电化学反应后钛网的的SEM图像。
[0034]图12为实施例1体系中加入PMS经过电化学反应后钛网的Mapping图及元素Cu、O、Ti的分布。
[0035]图13为实施例1反应后的阴极钛网电极中Cu 2p的高分辨XPS光谱。
[0036]图14为实施例4和5中络合物的解络和金属回收，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电化学活化过硫酸盐降解重金属络合物耦合重金属回收的方法，其特征在于，包括以下步骤：配置电化学反应器，阴极和阳极同室设置，以硫酸钾和过氧单硫酸盐配置的混合液为电解液，施加电压，降解待处理含重金属络合物的废水，同时释放出的重金属在阴极进行还原反应并回收。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，重金属络合物中重金属为Cu、Ni或Cr。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，重金属络合物中配体为EDTA。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电解液中，硫酸钾浓度为0.05
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0.2mol/L；PMS浓度为100
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400ppm。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄义，黎万江，蔡林珂，关嘉成，
申请(专利权)人：华中师范大学，
类型：发明
国别省市：