电催化法处理铜氨络合废水的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种电催化法处理铜氨络合废水的方法。
【背景技术】
[0002]高浓度铜氨络合是工业废水生产过程中的一类常见废水，也是较难处理的工业废水之一，其主要来源于印制电路板行业、电镀行业以及制药行业等。高浓度铜氨络合废水排放到环境中，容易引起水中藻类大量繁殖和生长，形成富营养化污染，严重时会使水中溶解氧含量下降，鱼类大量死亡。同时也给自来水处理厂运行带来困难，造成饮用水的异味。铜离子的存在不仅会影响氨氮的去除，也会对废水的生化处理造成严重影响。如铜离子浓度高于20mg/L时，将对厌氧生物处理过程产生抑制作用。随着水体富营养化问题的日益严峻以及人们对氨氮废水危害水环境质量的深入认识，我国废水处理中对氨氮的处理标准日益严格。如何经济高效地去除水中高浓度铜氨络合废水是目前亟待解决的主要问题之一。
[0003]目前，铜和氨作为单项污染物，均有相对成熟的处理方法。而铜氨络合形成稳定复合物，使其处理难度加大。铜氨络合废水处理的方法主要有:氨吹脱法，化学沉淀法、重金属捕集剂和还原法等方法。氨吹脱法去除效率较高，运行成本较低，可回收到质量分数为30%以上的氨水或硫酸铵。但吹脱气体易造成二次污染问题，吹脱过程受溶液PH值和温度影响较大，铜离子的存在增加了氨吹脱法的难度。化学沉淀法可有效避免吹脱法造成的臭味问题，处理效果也不受温度的影响，但化学沉淀过程中主要投加硫化物形将铜氨络合物反应成更稳定的CuS沉淀洗出，由于硫化物加入量往往需要投加过量，会产生二次污染问题。投加重金属捕集剂法处理方法简单，效果好，但处理成本高。还原法多采用铁还原置换铜，方法简单有效，但会产生大量的污泥。因此开发高效去除铜氨络合废水是十分必要的。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种电催化法处理铜氨络合废水的方法，该方法能够同时实现对铜离子的还原和对破络后氨氮的氧化，实现铜氨络合废水的高效去除。
[0005]本发明所采用的技术方案是，电催化法处理铜氨络合废水的方法，以析氯电极作为阳极，钛网为阴极，通入铜氨络合废水，对铜氨络合废水进行电解催化处理，处理后的废水直接排放或进入后续处理。
[0006]本发明的特点还在于，
[0007]铜氨络合废水中氨氮的初始浓度为1015?9344mg/L，氯离子浓度为15000?41235mg/L，铜离子浓度1974?5279mg/L，初始pH值为8?12。
[0008]电解催化处理过程中的工艺参数为:在室温和搅拌条件下，电流密度为1.8?10.7mA/cm2,电解时间为30min?240min，电极间距为2.5cm。
[0009]本发明的有益效果是，本发明电催化法处理铜氨络合废水的方法，对高浓度铜氨络合废水的脱氮效率高，在一定条件下，处理效率接近100%，可实现铜氨络合废水的直接排放或回用。同时在处理过程中存在的有机物和氯离子均具有一定的去除效果。另外，铜氨络合废水多为碱性，电解法对废水PH无特殊要求，碱性条件下可直接电解，减少实际处理过程中中和所需要投加酸，因此电催化法在整个处理过程中无需加入其他化学试剂，有效避免二次污染问题和成本问题。此外，电催化法操作简单，易于控制，可根据废水处理实际工艺要求进行调整，即可作为铜氨络合废水的预处理单元，也可作为最终处置技术，因此，本发明对铜氨络合废水的处理具有良好的经济效益和环境效益。
【具体实施方式】
[0010]下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0011]本发明电催化法处理铜氨络合废水的方法，以析氯电极作为阳极，钛网为阴极，通入铜氨络合废水，氨氮的初始浓度为1015?9344mg/L，氯离子浓度为15000?41235mg/L，铜离子浓度1974?5279mg/L，初始pH值为8?12，对铜氨络合废水进行电解催化处理，其工艺参数为:在室温和搅拌条件下，电流密度为1.8?10.7mA/cm2,电解时间为30min?240min，电极间距为2.5cm处理后的废水直接排放或进入后续处理。
[0012]本发明电催化法处理铜氨络合废水的方法，首先在电解还原作用在阴极表明对铜离子进行还原，在阴极表面可观察到明显的铜沉积现象。铜离子还原后，游离氨氮释放到水中，在阳极表面进行直接氧化为氮气。同时，高浓度铜氨络合废水中往往含有高浓度氯化物盐，氯离子可在阳极表面进行氧化反应得到次氯酸，从而对水中氨氮进行间接氧化。因此，破络后游离氨氮在水中经过直接和间接氧化过程将其转化为氮气，实现氨氮的有效去除。
[0013]实施例1
[0014]将析氯电极放入电解池中，通入250ml铜氨络合废水，氨氮的初始浓度为4700mg/L，氯离子浓度为30000mg/L，初始pH值为10.4，对铜氨络合废水进行电解催化处理，其工艺参数为:在室温和搅拌条件下，电流密度为8.9mA/cm2,电解时间为180min，电极间距为2.5cm0
[0015]电解后测得氨氮去除率为100%，pH由10.4变为7.33，可实现氨氮完全去除。
[0016]其中氨氮去除率是指被电催化去除氨氮浓度与初始浓度的比值。
[0017]实施例2
[0018]条件同实施例1。电解时间为90min时，其他条件不变，测得氨氮的去除率为67%，pH 由 10.4 变为 8.69。
[0019]实施例3
[0020]条件同实施例1。电解时间为30min时，其他条件不变时，测得氨氮的去除率为28%。
[0021]由此可见，在一定条件下，随着电解时间的延长，氨氮去除率逐渐增加，最终可达到完全去除。
[0022]实施例4
[0023]条件同实施例1。氨氮初始浓度为4550mg/L，铜离子初始浓度为1974mg/L，氯离子为38738mg/L，初始pH为10.2，电流密度为8.9mA/cm2,电解时间为90min时，测得氨氮去除率为61.3%，铜离子去除率为97.3% ;电解时间为180min时，测得氨氮去除率为99.9%，铜离子去除率为99.9%，pH由10.2变为7.7。
[0024]实施例5
[0025]条件同实施例1。氨氮初始浓度为8938mg/L，铜离子初始浓度为5279mg/L，氯离子为41235mg/L，初始pH为10.3，电流密度为10.7mA/cm2,电解时间为90min时，测得氨氮去除率为36.4%，铜离子去除率为99.0%;电解时间为240min时，测得氨氮去除率为99.9%，铜离子去除率为99.97%, pH由10.3变为7.7。
[0026]实施例6
[0027]条件同实施例1。氨氮初始浓度为9344mg/L，铜离子初始浓度为4406mg/L，氯离子为37488mg/L，初始pH为10.3，电流密度为10.7mA/cm2,电解时间为90min时，测得氨氮去除率为34.8%，铜离子去除率为97.0%;电解时间为240min时，测得氨氮去除率为99.9%，铜离子去除率为99.93%, pH由10.3变为7.5。
[0028]由此可见，在电解过程中，高浓度氨氮去除率较高，同时铜离子也保持较高去除效果O
[0029]实施例7
[0030]条件同实施例1。氨氮初始浓度为4632mg/L，初始pH为10.4，电流密度为10.7mA/cm2,电解时间为90min时，测得氛氣去除率为66% ；电解时间为150min时，测得氛氣去除率为 100%，pH 由 10.4 变为 6.88。
[0031]实施例8
[0032]条件同实施例1。氨氮初始浓度为5200mg/L，电流密度为7.1mA/cm2,电解时间为180min，其他条件不变时，测得氨氮去除率为86.4%。
[0033]实施例9
[0034]条件同实施例1。氨氮初始浓度为5079mg/L，初始pH为10，电流密度为5.3mA/cm2，电解时间为180min，其他条件不变时，测得氨氮去除率为69.1%。
[0035]由此可见，随着电流密度增加，电催化氨氮去除率逐渐提高。
[0036]实施例10
[0037]条件同实施例1。氨氮初始浓度为1015mg/L，初始pH为10，电解时间为60min，其他条件不变时，测得氛氣去除率为99.6%。电解时间为90min时，测得氛氣去除率为100%。
[0038]实施例11
[0039]条件同实施例1。氨氮初始浓度为9340mg/L，初始pH为10.4，电解时间为9011^11，其他条件不变时，测得氨氮去除率为48%。电解时间为ISOmin时，测得氨氮去除率为59%。
[0040]由此可见，随着氨氮初始浓度的提高，电解去除氨氮的去除率逐渐降低，低浓度时很快达到完全去除。
[0041]实施例12
[0042]条件同实施例1。氨氮初始浓度为4583mg/L，初始pH为8，电解时间为90min，其他条件不变时，测得氨氮去除率为42%。电解时间为ISOmin时，测得氨氮去除率为81%。
[0043]实施例13
[0044]条件同实施例1。氨氮初始浓度为5159mg/L，初始pH为12，电解时间为90min，其他条件不变时，测得氨氣去除率为46.5%。电解时间为180min时，测得氨氣去除率为99%。
[0045]由此可见，随着废水初始pH值的升高，氨氮的去除率逐渐增加。
[0046]实施例14
[0047]条件同实施例1。氨氮初始浓度为4835mg/L，氯离子浓度为20000mg/L，初始pH为10，其他条件不变时，电解时间为90min，测得氨氮去除率为47%。电解时间为180min时，测得氨氣去除率为94%。
[0048]实施例15
[0049]条件同实施例1。氨氮初始浓度为5281mg/L，氯离子浓度为15000mg/L，其他条件不变时，电解时间为90min，测得氨氣去除率为38%。电解时间为180min时，测得氨氣去除率为87%。
[0050]实施例16
[0051]条件同实施例1。氨氮初始浓度为1138mg/L，初始pH为10.1，电流密度为1.8mA/cm2，电解时间为120min，其他条件不变时，测得氨氮去除率为46.4%。电解时间为240min时，测得氨氣去除率为99.9%。
[0052]由此可见，在低电流密度条件下，为中等浓度氨氮仍具有较好的去除效果，基本可达到完全去除。
【主权项】
1.电催化法处理铜氨络合废水的方法，其特征在于，以析氯电极作为阳极，钛网为阴极，通入铜氨络合废水，对铜氨络合废水进行电解催化处理，处理后的废水直接排放或进入后续处理。2.根据权利要求1所述的电催化法处理铜氨络合废水的方法，其特征在于，铜氨络合废水中氨氮的初始浓度为1015?9344mg/L，氯离子浓度为15000?41235mg/L，铜离子浓度1974?5279mg/L，初始pH值为8?12。3.根据权利要求1或2所述的电催化法处理铜氨络合废水的方法，其特征在于，电解催化处理过程中的工艺参数为:在室温和搅拌条件下，电流密度为1.8?10.7mA/cm2,电解时间为30min?240min，电极间距为2.5cm。
【专利摘要】本发明公开了一种电催化法处理铜氨络合废水的方法，以析氯电极作为阳极，钛网为阴极，通入铜氨络合废水，对铜氨络合废水进行电解催化处理，处理后的废水直接排放或进入后续处理。本发明电催化法处理铜氨络合废水的方法，对高浓度铜氨络合废水的脱氮效率高，在一定条件下，处理效率接近100％，可实现铜氨络合废水的直接排放或回用。同时在处理过程中存在的有机物和氯离子均具有一定的去除效果。另外，铜氨络合废水多为碱性，电解法对废水pH无特殊要求，碱性条件下可直接电解，减少实际处理过程中中和所需要投加酸，因此电催化法在整个处理过程中无需加入其他化学试剂，有效避免二次污染问题和成本问题。
【IPC分类】C02F1/461
【公开号】CN105174385
【申请号】
【发明人】马宏瑞, 马鹏飞, 蒋伟群, 秦静静, 王家宏
【申请人】陕西科技大学, 江苏蓝星化工环保有限公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月10日