一种利用电解法协同处理电镀污泥和盐酸酸洗废液的装置及方法与流程

本发明涉及电解法协同处理电镀污泥和盐酸酸洗废液技术领域，具体涉及一种利用电解法协同处理电镀污泥和盐酸酸洗废液的装置及方法。

背景技术：

电镀污泥作为电镀废水处理的产物，含有多种高浓度重金属，属于《国家危险废物名录》中hw17表面处理废物类危废。近年来，电镀行业发展迅速，据统计，我国电镀企业每年约生产1000万t电镀污泥，处置成本及环境压力巨大。目前电镀污泥大多通过添加石灰、焚烧等进行重金属固化等无害化处理，对其中重金属的去除和资源化利用考虑较少，而电镀污泥中通常含有cr3％～5％、ni2％～4％、cu1％～2％、zn1％～2％，品位远高于金属富矿石，研究这些有价金属的回收，既能带来经济效益，又能减少重金属在环境中的污染。

盐酸酸洗废液中含有大量的游离盐酸、铁(多为二价)及其他微量重金属元素，每年我国有数百万吨盐酸酸洗废液产生，其高污染性会对环境造成严重破坏。盐酸酸洗废液也属于《国家危险废物名录》中hw34废酸类危废。目前针对盐酸酸洗废液的处理方法以酸碱中和为主，不仅会消耗大量的碱且产生大量的污泥，容易造成二次污染。盐酸酸洗废液含有的游离盐酸和铁也存在较大的回收利用价值，应对这些物质进行有效回收或利用，提高废弃物资源化处理效益。

目前协同处理电镀污泥和酸洗废液的研究较少，有研究尝试将酸洗废液作为补充铁源，用于诱导电镀污泥中ni、cr、zn、cu等重金属在复合铁氧体晶格中得到束缚稳定，达到减少二次污染的目的。该方法在一定程度上实现了以废治废，但对于重金属的去除和回收效率不高。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供了一种利用电解法协同处理电镀污泥和盐酸酸洗废液的装置及方法。

根据电镀污泥和酸洗废液各自的理化特性，本发明方法采用电解法协同处理电镀污泥和盐酸酸洗废液，可以充分利用酸洗废液中的游离盐酸对电镀污泥中的重金属进行溶出，并进一步在直流电场和阳离子交换膜的作用下，促使重金属离子向阴极发生迁移并在阴极区形成沉淀，实现重金属的溶出、迁移和去除或回收，达到以废治废的目的。

一种利用电解法协同处理电镀污泥和盐酸酸洗废液的装置，包括：直流电源和电解室，所述的电解室内设置有阳离子交换膜，所述的阳离子交换膜将所述电解室隔开形成用于置放电镀污泥和盐酸酸洗废液的阳极室和用于置放nahco3溶液的阴极室，所述的阳极室内设置有阳极电极，所述的阴极室内设置有阴极电极，所述的阳极电极与所述直流电源的正极连接，所述的阴极电极与所述直流电源的负极连接，所述的阳极室内设置有电动搅拌机。

本发明装置中，将预处理后的电镀污泥和盐酸酸洗废液混合物倒入电解装置的阳极室内，采用电解法协同处理电镀污泥和盐酸酸洗废液，可以充分利用酸洗废液中的游离盐酸对电镀污泥中的重金属进行溶出，并进一步在直流电场和阳离子交换膜的作用下，促使重金属离子向阴极发生迁移并在阴极内形成沉淀，实现重金属的溶出、迁移和去除或回收，达到以废治废的目的。

所述的阳极室内靠近所述阳离子交换膜的位置设有阳极电极槽，所述的阳极电极插入在所述阳极电极槽内。

所述的阴极室内靠近所述阳离子交换膜的位置设有阴极电极槽，所述的阴极电极插入在所述阴极电极槽内。

所述的阳极电极与所述阳离子交换膜平行，两者之间的距离为0.5～2cm，优选为0.5～1.5cm，最优选为1cm。

所述的阴极电极与所述阳离子交换膜平行，两者之间的距离为0.5～2cm，优选为0.5～1.5cm，最优选为1cm。

上述阳极电极、阴极电极与阳离子交换膜距离的设置，有利于在直流电场和阳离子交换膜的作用下，促使重金属离子向阴极发生迁移并在阴极内形成沉淀。

所述的阳极电极为钛钌铱阳极板，所述的阴极电极为不锈钢网阴极。

所述的电动搅拌机设置在所述阳极室内中部，使得对预处理后的电镀污泥和盐酸酸洗废液混合物有较好的效果搅拌效果，有利于反应的进行，促使重金属离子向阴极发生迁移并在阴极内形成沉淀。

所述的阳极室连接有阳极进出料管，通过阳极进出料管可以对阳极室进料和出料，所述的阴极室连接有阴极进出料管，通过阴极进出料管可以对阴极室进料和出料。

一种利用电解法协同处理电镀污泥和盐酸酸洗废液的方法，采用利用电解法协同处理电镀污泥和盐酸酸洗废液的装置实现，包括以下步骤：

步骤一：将电镀污泥和盐酸酸洗废液混合，预处理后的电镀污泥和盐酸酸洗废液混合物

步骤二：将步骤一中预处理后的电镀污泥和盐酸酸洗废液混合物倒入阳极室内，阴极室装入nahco3水溶液，；

步骤三：控制不同恒定电流，打开电动搅拌机，启动电解；

步骤四：电解结束后，过滤阴极室内的溶液，得到重金属沉淀物，从重金属沉淀物中回收重金属。

步骤一中，将电镀污泥和盐酸酸洗废液混合，具体包括：

取电镀污泥，烘干，研磨，过筛，得到过筛后的干污泥，加入盐酸酸洗废液，搅拌混合均匀；

所述的烘干的温度为100～110℃，过90～120目筛，最优选的，所述的烘干的温度为105℃，过100目筛，

所述的过筛后的干污泥与盐酸酸洗废液的质量比为30～40：70～60，最优选的，所述的过筛后的干污泥与盐酸酸洗废液的质量比为35:65。

所述的搅拌混合均匀的条件为：用电动搅拌机以250r/min转速搅拌24h，使污泥和酸液均匀混合。

步骤二中，所述的nahco3水溶液的浓度为0.05～0.2mol/l，最优选为0.1mol/l。

所述的阴极室内的nahco3水溶液的体积与所述阳极室内的混合物体积之比为1:1.3～2.3，最优选为1:1.8。

步骤三中，按步骤二安装好电解装置后，阳极室用增力电动搅拌机以200r/min转速搅拌。打开电源开关，控制不同大小的恒定电流，持续搅拌、电解72h。在电解的作用下，阳极室水电解产生的h⁺及酸洗废液中的h⁺使污泥内的重金属持续缓慢溶出，酸洗废液中的fe²⁺、fe³⁺及电镀污泥中溶解出来的重金属离子在外加电场和阳离子交换膜的作用下由阳极室迁移到达阴极室，并与阴极区水电解产生的oh^-和nahco3溶液离解产生的等结合，形成氢氧化物和碳酸盐等沉淀沉积下来；

所述的阳极室内的电动搅拌机的搅拌速度为150r/min～300r/min，进一步优选，所述的阳极室内的电动搅拌机的搅拌速度为200r/min。

所述的电解的恒定电流为0.2a～1a，所述的电解的时间为60h～84h，进一步优选，所述的电解的恒定电流为0.4a，所述的电解的时间为72h。

步骤四中，电解结束后，过滤电解装置阴极室溶液，得到重金属氢氧化物、碳酸盐、氧化物等多种形式的沉淀。再根据沉淀中重金属的种类进一步采用不同的方法回收重金属。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果：

本发明将电镀污泥和盐酸酸洗废液按一定比例混合，利用酸洗废液中的游离盐酸对电镀污泥中的重金属进行溶出，同时在直流电场和阳离子交换膜的作用下，阳极室水电解产生的h⁺进一步促使电镀污泥中重金属离子的溶出，溶出的重金属离子和酸洗废液中的铁离子向阴极室发生迁移并与阴极室中的碱性离子形成沉淀，实现了电镀污泥和酸洗废液中重金属的溶出、迁移和去除或回收，达到了以废治废的目的。同时该方法可根据实际需求调节电镀污泥和酸洗废液的混合比例，调节电解时间，能满足工业生产过程中的实际需求。

附图说明

图1为本发明利用电解法协同处理电镀污泥和盐酸酸洗废液的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明利用电解法协同处理电镀污泥和盐酸酸洗废液的装置及方法作进一步的说明。

如图1所示，一种利用电解法协同处理电镀污泥和盐酸酸洗废液的装置，包括：直流电源1(即直流稳压电源)和电解室，电解室内设置有阳离子交换膜10，阳离子交换膜10将电解室隔开形成用于置放电镀污泥和盐酸酸洗废液的阳极室7和用于置放nahco3溶液的阴极室3，阳极室7内设置有阳极电极9，阴极室3内设置有阴极电极2，阳极电极9与直流电源1的正极连接，阴极电极2与直流电源1的负极连接，阳极室7内设置有电动搅拌机8。

阳极室7内靠近阳离子交换膜10的位置设有阳极电极槽，阳极电极9插入在阳极电极槽内。阴极室3内靠近阳离子交换膜10的位置设有阴极电极槽，阴极电极2插入在阴极电极槽内。两个电极槽5中，左边的在阳极室7内的为阳极电极槽，右边的在阴极室3内的为阴极电极槽。

阳极电极9与阳离子交换膜10平行，两者之间的距离为1cm。阴极电极2与阳离子交换膜10平行，两者之间的距离为1cm。

阳极电极9为钛钌铱阳极板，阴极电极2为不锈钢网阴极。

电动搅拌机8设置在阳极室7内中部，使得对预处理后的电镀污泥和盐酸酸洗废液混合物有较好的效果搅拌效果，有利于反应的进行，促使重金属离子向阴极发生迁移并在阴极内形成沉淀。

阳极室7连接有阳极进出料管6，通过阳极进出料管6可以对阳极室7进料和出料，阴极室3连接有阴极进出料管4，通过阴极进出料管4可以对阴极室3进料和出料。

实施例1

步骤一.将电镀污泥和盐酸酸洗废液搅拌混合；

取适量电镀污泥(取自杭州云会五金电镀有限公司)，105℃烘干，研磨，过100目筛，称量630g过筛后的干污泥，按计算比例加入盐酸酸洗废液，将质量比调至35:65，并用增力电动搅拌机以250r/min转速搅拌24h，使污泥和酸液均匀混合；

步骤二.组装电解装置；

按照装置示意图(图1)组装装置，用电渗析阳离子膜将阴、阳极区域隔开，将步骤一中预处理后的电镀污泥和盐酸酸洗废液混合物倒入电解装置的阳极室，阴极室为0.1mol/l的nahco3溶液。将钛钌铱阳极板和不锈钢网阴极对齐放置，阴、阳极均距离阳离子膜1cm，两极间相距2cm，搅拌器安装在阳极区中心位置，接好电源；nahco3溶液与阳极混合液的体积比为1:1.8；

步骤三.开启搅拌装置，启动电解；

按步骤二安装好电解装置后，阳极室开启增力电动搅拌机，以200r/min转速搅拌。打开电源开关，控制电流为0.4a，持续搅拌、电解72h。在电解的作用下阳极室水电解产生的h⁺及酸洗废液中的h⁺，使污泥内的重金属持续缓慢溶出，酸洗废液中的fe²⁺、fe³⁺及电镀污泥中溶解出来的重金属离子在外加电场的作用下由阳极室迁移到达阴极室，并与阴极室水电解产生的oh^-和nahco3溶液离解产生的等结合，形成氢氧化物和碳酸盐等沉淀沉积下来；

步骤四.回收污泥中重金属；

电解结束后，过滤电解装置阴极区溶液，得到重金属氢氧化物、碳酸盐、氧化物等多种形式的沉淀，烘干回收。

通过该实施例，电解后阳极室混合物中锌zn、铜cu、铬cr、镍ni的去除率分别达到40.48％、68.14％、40.01％和56.44％，fe的回收率为51.57％。

实施例2

步骤一.将电镀污泥和盐酸酸洗废液搅拌混合；

取适量电镀污泥(取自杭州云会五金电镀有限公司)，105℃烘干，研磨，过100目筛，称量630g过筛后的干污泥，按计算比例加入盐酸酸洗废液，将质量比调至35:65，并用增力电动搅拌机以250r/min转速搅拌24h，使污泥和酸液均匀混合；

步骤二.组装电解装置；

按照装置示意图(图1)组装装置，用电渗析阳离子膜将阴、阳极区域隔开，将步骤一中预处理后的电镀污泥和盐酸酸洗废液混合物倒入电解装置的阳极室，阴极室为0.1mol/l的nahco3溶液。将钛钌铱阳极板和不锈钢网阴极对齐放置，阴、阳极均距离阳离子膜1cm，两极间相距2cm，搅拌器安装在阳极区中心位置，接好电源；nahco3溶液与阳极混合液的体积比为1:1.8；

步骤三.开启搅拌装置，启动电解；

按步骤二安装好电解装置后，阳极室开启增力电动搅拌机，以200r/min转速搅拌。打开电源开关，控制电流为0.4a，持续搅拌、电解72h。在电解的作用下阳极室水电解产生的h⁺及酸洗废液中的h⁺，使污泥内的重金属持续缓慢溶出，酸洗废液中的fe²⁺、fe³⁺及电镀污泥中溶解出来的重金属离子在外加电场的作用下由阳极室迁移到达阴极室，并与阴极室水电解产生的oh^-和nahco3溶液离解产生的等结合，形成氢氧化物和碳酸盐等沉淀沉积下来；

步骤四.回收污泥中重金属；

电解结束后，过滤电解装置阴极区溶液，得到重金属氢氧化物、碳酸盐、氧化物等多种形式的沉淀，烘干回收。

通过该实施例，电解后阳极混合物中锌zn、铜cu、铬cr、镍ni的去除率分别为42.41％、73.84％、44.73％和69.60％，fe的回收率为61.37％。

实施例3

步骤一.将电镀污泥和盐酸酸洗废液搅拌混合；

取适量电镀污泥(取自杭州云会五金电镀有限公司)，105℃烘干，研磨，过100目筛，称量630g过筛后的干污泥，按计算比例加入盐酸酸洗废液，将质量比调至35:65，并用增力电动搅拌机以250r/min转速搅拌24h，使污泥和酸液均匀混合；

步骤二.组装电解装置；

按照装置示意图(图1)组装装置，用电渗析阳离子膜将阴、阳极区域隔开，将步骤一中预处理后的电镀污泥和盐酸酸洗废液混合物倒入电解装置的阳极室，阴极室为0.1mol/l的nahco3溶液。将钛钌铱阳极板和不锈钢网阴极对齐放置，阴、阳极均距离阳离子膜1cm，两极间相距2cm，搅拌器安装在阳极区中心位置，接好电源；nahco3溶液与阳极混合液的体积比为1:1.8；

步骤三.开启搅拌装置，启动电解；

按步骤二安装好电解装置后，阳极室开启增力电动搅拌机，以200r/min转速搅拌。打开电源开关，控制电流为0.4a，持续搅拌、电解72h。在电解的作用下阳极室水电解产生的h⁺及酸洗废液中的h⁺，使污泥内的重金属持续缓慢溶出，酸洗废液中的fe²⁺、fe³⁺及电镀污泥中溶解出来的重金属离子在外加电场的作用下由阳极室迁移到达阴极室，并与阴极室水电解产生的oh^-和nahco3溶液离解产生的等结合，形成氢氧化物和碳酸盐等沉淀沉积下来；

步骤四.回收污泥中重金属；

电解结束后，过滤电解装置阴极区溶液，得到重金属氢氧化物、碳酸盐、氧化物等多种形式的沉淀，烘干回收。

通过该实施例，电解后阳极混合物中锌zn、铜cu、铬cr、镍ni的去除率分别为44.85％、79.20％、50.70％和73.51％，fe的回收率为65.09％。