[發明專利]用于處理重金屬廢水的電化學裝置

有效

• 申請號: 200910042490.0
• 申請日: 2009-01-13
• 公開（公告）號: CN101475244A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 譚自強;蔣曉云;何勁松;唐浪;王強
• 申請（專利權）人: 長沙創享環保科技有限公司
• 主分類號: C02F1/463
• 分類號: C02F1/463;C02F1/62;C02F101/20
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所
• 代理人: 趙 洪

技術領域

本發明主要涉及到廢水處理設備領域，特指一種用于處理重金屬廢水的電化學裝置。

背景技術

國內外學者對重金屬污染的治理問題做了大量的研究，但隨著排放標準越來越嚴，目前已開發應用的重金屬污染廢水處理方法，如化學沉淀法、生物法、離子交換等方法都存在一定的局限性。采用化學沉淀法具有運行成本高、占地面積大，處理效果不穩定，難達標等缺點；生物法存在對入水水質要求高、自動化程度低、項目建設周期長等劣勢，離子交換等物理法只能針對某種特定類型及特定濃度的重金屬離子進行處理。而電化學方法是處理重金屬廢水的有效途徑，其具有效果好、運作費用低、建設周期短、易于管理和操作、應用范圍廣等優點，日益受到人們的關注。它的原理是：在外電壓的作用下通過電化學反應，利用可溶性陽極(通常為鐵陽極或鋁陽極)產生的陽離子在溶液中水解、聚合生成一系列多核羥基絡合物和氫氧化物，作為絮凝劑而起絮凝作用，產生的絡合離子與氫氧化物有很高的吸附活性，其吸附能力高于一般藥劑法水解得到的氫氧化物。它能有效地吸附水中的有機污染物及其它膠體物質。同時，由于水的離解和其它物質被電解氧化，在陽極和陰極上將產生氧氣和氫氣的微小氣泡，這些氣泡具有良好的黏附性能，可以將電解過程中產生的凝聚膠團及懸浮物帶到水面。在電解過程中，還會發生電解氧化還原反應，分為直接氧化還原和間接氧化還原。直接氧化還原是指污染物在電極上直接被氧化或還原而從廢水中去除；間接氧化還原是指電解時產生的氧化還原物質作為反應劑或催化劑，使污染物轉化為毒性更小的物質，如水離解時產生的新生態氫和活性氧，其它一些強氧化劑或自由基。通過氧化作用，溶液中的某些大分子有機物被分解為小分子有機物，還有可能直接被氧化成和而不產生污泥，而這些小分子有機物能在隨后的絮凝、氣浮作用下得到有效分離；通過陰極上產生的新生態氫的還原作用，還可以回收重金屬，并且還原鹵代烴及帶苯環的物質等。因此，電絮凝在處理廢水的過程中，多種過程同時發生作用，污染物在這些作用下容易被去除。

這是一個復雜的過程，簡單的說，就是在電場的作用下金屬電極產生陽離子后從離子的產生到形成絮體包括三個連續的階段：

(1)在電場的作用下，陽極產生電子形成“微絮凝劑”——鐵或鋁的氫氧化物；

(2)水中懸浮的顆粒、膠體污染物在微絮凝劑的作用下失去穩定性；

(3)脫穩后的污染物顆粒和微絮凝劑之間相互碰撞，結合成肉眼可見的大絮體。

電絮凝法中常用的電極材料為鋁或鐵，在陽極和陰極之間通以直流電，發生的電極反應如下：

鐵陽極

Fe2e→Fe²⁺

在堿性條件下

Fe²⁺+2OH^-→Fe(OH)₂

在酸性條件下

4Fe²⁺++O₂+2H₂O→4Fe³⁺++4OH^-

另外，水的電解還有氧氣放出

2H₂O-4e→O₂+4H⁺

在陰極發生如下反應

2H₂O+2e→H₂+2OH^-

由于在電解反應的產物只是離子，不需要投加任何氧化劑或還原劑，對環境不產生或很少產生污染，被稱為是一種環境友好水處理技術。它具有很多的優點，如：

(1)設備簡單，占地面積少，操作和維護簡單靈活，建設周期短；

(2)電絮凝過程中不需要添加任何化學藥劑，產生的污泥量少，且污泥的含水率低，易于處理，減少了化學藥劑和污泥處置成本；

(3)操作簡單，只需要改變電場的外加電壓就能控制運行條件的改變，很容易實現自動化控制；

但目前這類電化學技術還沒有廣泛得到大規模應用，制約其廣泛應用的主要原因是其能耗較高，可溶性陽極很容易發生極化和鈍化從而增加了處理電耗、降低了處理效果，在實際應用中極板需定期頻繁更換，且由于其結構設計極板更換麻煩，工作量大。

發明內容

本發明要解決的問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種結構簡單緊湊、成本低廉、能耗低、拆裝維修方便、處理效率高的用于處理重金屬廢水的電化學裝置。