[發明專利]一種電化學方法去除水中五價銻污染物的方法

無效

• 申請號: 201310059368.0
• 申請日: 2013-02-26
• 公開（公告）號: CN103159300A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 趙旭;曲久輝;劉會娟;胡承志;蘭華春;劉銳平;柏耀輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: C02F1/463
• 分類號: C02F1/463;C02F1/62
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 王偉鋒

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，具體涉及一種去除水中五價銻污染物的電化學方法。

背景技術

近年來，由于工業廢水排放導致的重金屬污染問題日益突出，有效去除水中的重金屬離子一直是水處理技術領域的研究熱點。重金屬銻對人體和生物具有毒性和致癌性，可導致肝、皮膚、呼吸系統和心血管系統方面的疾病，銻中毒具有長期潛伏的特點。銻污染物中銻的存在形式有三價和五價兩種價態，水中三價銻易于去除，但五價銻的電負性較大，在水中溶解度較高，難以去除。地表水中的銻主要以五價形式存在，三價銻濃度相對較低。

去除水中銻污染物的方法主要包括吸附法、混凝沉淀法、氧化還原法和離子交換法等。

吸附法具有效率高、速度快、適應性強和易操作等優點，但是由于水中陰陽離子干擾，吸附法對低濃度的銻污染物去除效率較低；混凝沉淀法主要通過調節水的酸堿度，使銻污染物自身發生水解沉淀，或者通過投加化學藥劑混凝共沉淀使銻污染物得到去除，混凝沉淀法存在投藥量大，五價銻去除率低等問題；采用微電解-中和沉淀法處理酸性選礦廢水中的銻污染已有報道，讓酸性廢水通過充滿焦炭和鐵屑的柱狀反應器，然后出水加堿中和，使水中的銻污染物得到去除，此方法難以去除五價銻污染物，對水中低濃度的銻污染物去除能力有限；此外，有報道采用氨基烷基磷酸基螯合性離子交換樹脂作為吸附交換劑，去除水中的銻污染物，結果表明，此方法對三價銻去除效果較好，但對五價銻去除能力有限。

電化學方法是一種有效的凈水技術，是通過在水中發生電化學反應，經過絮凝、沉淀、氧化及還原等過程單一或組合作用，使污染物得到凈化處理。中國專利200520031775公開了一種由多個不同內徑的同心圓筒狀的陽極、陰極套疊加組成電極組、電解液、圓柱容器構成的電化學處理凈化水的裝置。它在通過直流電時可以達到氣浮選去除水介質懸浮物、電催化氧化廢水COD、軟化水介質中的硬度、去除水中大部分的金屬離子、電解殺滅水介質中菌藻的作用。已有文獻報道采用鋁板為電極，通過電絮凝作用去除銻污染物，此方法去除三價銻污染物效果較好，對五價銻的去除率較低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用電化學方法去除水中五價銻污染物的方法，先利用陰極電還原方法將水中五價銻還原為三價銻，再利用陽極溶解方法產生亞鐵和鐵離子，進一步通過絮凝與共沉淀作用去除三價銻污染物。產生的亞鐵離子有效降低了電化學體系中的氧化電位，創造了還原條件，促進了陰極的五價銻的電還原。同時二價鐵在酸性條件下也可部分還原五價銻。在此電化學體系中，通過還原、絮凝、吸附與沉淀等過程有效去除了水中的銻污染物。為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

針對水中五價銻污染物難以去除，而三價銻容易去除的特點，在電化學反應器中，設置鐵電極為陽極，銅板或鎳板為陰極。將含有五價銻污染物的待處理水的pH值調節至3-7之間，通入電化學反應器中，調節電流密度為10-30A/m²、極板面積與待處理水體積為1/2-1m²/m³、極板間距為1-8厘米、電化學處理時間為10-40分鐘。采用直流電源進行供電。

優選的，將含有五價銻污染物的待處理水的pH值調節至3-6；

進一步優選的，將含有五價銻污染物的待處理水的pH值調節至3、3.5、4、5或5.6；

優選的調節電流密度為10-20A/m²；

優選的調節電流密度為10、15或20A/m²；

優選的，極板間距為1-3厘米；

通過上述過程實現對水中五價銻污染物的高效去除。經過電化學處理后，水中銻污染物的含量低于我國《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006)中規定的銻限定濃度值5μg/L。

在電化學反應器中，通過陰極銅板或鎳板的電還原作用將五價銻(Sb⁵⁺)還原為三價銻(Sb³⁺)：

????????????????????????Sb⁵⁺+2e^-→Sb³⁺

陽極鐵(Fe)在陽極電位作用下發生電化學溶解反應，產生亞鐵離子和鐵離子，進一步水解形成鐵絮體或鐵氧化物。三價銻污染物通過與鐵鹽的共沉淀或絮凝作用得到凈化去除，其反應如下：

??????????????????????Fe→Fe²⁺+2e^-