[發明專利]一種三維電解處理電鍍制版廢水的方法

在審

• 申請號: 201710032494.5
• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN106746054A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 肖寧;李建國;黃亞寧;陳漫琳;王夢蕓;萬旭興
• 申請（專利權）人: 北京化工大學;河北匯泉環保科技有限公司
• 主分類號: C02F9/06
• 分類號: C02F9/06;C02F103/16;C02F101/20
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及一種三維電解處理電鍍制版廢水的方法，屬于工業廢水處理技術領域。

背景技術

上世紀90年代初，受國內包裝市場高速發展和國際制版先進設備迅速更新的影響，制版設備與技術得到快速發展，制版企業遍地開花，版材市場供不應求。90年代中后期，隨著計算機的普及與性能提高，制版質量大幅提高，制版周期不斷縮短。經歷了近20年的高速發展，我國軟包裝制版行業也經歷了一個不斷發展的過程。

電鍍制版的一般工藝為，在碳鋼管坯表面先鍍一層鎳，再鍍一層銅，然后在凹版電子雕刻機上雕刻圖案，最后套鍍一層硬鉻，鍍鉻的目的是保護質地相對較軟的銅層，以延長版輥的使用壽命。電鍍制版車間的廢水主要來源有：1)清洗版輥廢水；2)電鍍廢液；3)鍍槽漏液、地面沖洗水等。其中版輥清洗水是電鍍制版廢水的主要來源，其水質特點是重金屬離子含量超標，COD較高。這樣的廢水若直接排放，對工農業生產、人民身體健康會帶來嚴重的危害。目前，國內處理這種含重金屬離子電鍍廢水的方法主要有生物法、物理化學法和化學法。生物法雖具有投資少、運行費用低、效果好、無二次污染等優點，但目前的研究多處在實驗室階段，還沒有大規模工程應用。物理化學法包括膜分離法、離子交換法、吸附法等，這些方法存在投資高或運行成本高等問題，經濟上不適用。化學法包括還原沉淀法、光催化法、電解還原法等，其主要優點是操作簡單，原料易得。目前被廣泛使用的重金屬離子廢水處理方法就是還原沉淀法，其原理是外加還原劑，在酸性條件下降Cr⁶⁺還原成Cr³⁺，然后加堿調節pH值，從而使重金屬離子(Cr³⁺、Ni²⁺、Cu²⁺)生成沉淀，從廢水中去除。然而，該法也存在試劑需求量大，處理成本高的問題。采用電解法處理含重金屬離子廢水，主要是鐵陽極在直流電作用下不斷溶出Fe²⁺，在酸性條件下，將Cr⁶⁺還原為Cr³⁺。此外，由于陰極表面不斷析出氫氣，廢水的pH值不斷變大，當pH值增大到7～10時，Cr³⁺便會以Cr(OH)₃沉淀的形式析出，同時析出的還有Ni(OH)₂和Cu(OH)₂沉淀。電解法處理含重金屬離子廢水效果穩定，操作管理簡便，適合水量較小的中小型電鍍企業，因此該技術早在七十年代就得到了長足發展，到1979年出現了定型設備，并在許多中小電鍍企業得到應用。然而，電解法需要消耗電能和金屬極板，運轉費用相對較高，且隨著廢水排放標準的日益嚴格，電解出水的COD值已經不能達到標準要求。基于這種現狀，設計開發一種處理效率高、出水水質較好，處理成本低、方便運營維護的針對含重金屬離子廢水的處理方法具有十分重要的社會和經濟意義。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種三維電解處理電鍍制版廢水的方法，旨在提高電解效率和電解出水水質，并最大程度的降低了運行成本，使得電解法處理含重金屬離子廢水重新適應新環境的要求，傳統二維電解槽與本文新型三維電解槽去除重金屬離子及COD的效果對比，見附圖。

本發明的目的是通過以下技術方案得以實現的：一種三維電解處理電鍍制版廢水的方法，其特征在于：1)調節廢水的pH值為1～5和電導率大于1500μS/cm；2)在二維電極中引入活性填料粒子，構成三維電極，其中填料粒子的體積濃度為60～80％，進而對含重金屬離子的電鍍廢水進行電解處理：相鄰極板之間的間距為5～15cm，電流密度0.05～5A/dm²，極水比即電極有效電極面積與處理的廢水體積之比為1～30，含重金屬離子電鍍廢水的停留時間為5～70min；3)，加堿調節廢水pH值至8～11，電鍍廢水中的金屬離子開始絮凝沉淀，沉淀時間要控制在10～30min，過濾出水。

進一步，在步驟1)中，加入的無機酸為濃硫酸、稀硝酸、稀鹽酸等中的一種或多種組合；加入的鹽為氯化鈉、硫酸鈉、硝酸鈉、氯化鉀、硝酸鉀等中的一種或多種組合。

進一步，在步驟1)中，通過單獨添加無機酸來調節廢水的pH值和電導率，或者加入無機酸和鹽，調控廢水的pH值為1～5，廢水的電導率大于1500μS/cm。

進一步，在步驟2)中，二維電極板的材質包括碳鋼、不銹鋼、鋁板、石墨板、鎳板、鎳網、鈦板、鈦網電極中的一種、兩種或更多種電極的組合。