[發明專利]用于酸性廢水處理的具有RuO2

有效

• 申請號: 201910397651.1
• 申請日: 2019-05-14
• 公開（公告）號: CN111943327B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 高時莊;侯紅娟;宋俊;范洪健;王曉;武晟
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C02F1/467
• 分類號: C02F1/467;C02F101/16
• 代理公司: 上海集信知識產權代理有限公司 31254
• 代理人: 李玲

一種用于酸性廢水處理的具有RuO₂?IrO₂中間層的電極材料及制備方法，包括對Ti網進行基體預處理形成Ti基板；采用熱裂解法制備RuO₂?IrO₂中間層，采用電解法制備PbO₂外層，采用CVD法形成制備TiN包覆層，由此形成(Ti/RuO2?IrO2/PbO2)/TiN復合電極。中間層摻入了IrO₂，通過與RuO₂的協同效應提高了去除氨氮效率；通過加入PbO₂的外層提高了電極的反應活性，提高氨氮降解效率；在電極外層引入TiN材料提高電極的耐腐蝕、耐磨損性能，以及電極材料的穩定性。同時，根據本發明電極的(Ti/RuO₂?IrO₂/PbO₂)/TiN復合制備方法，通過梯度、分級制備方法提高了電極的穩定性和使用效率。

技術領域

本發明涉及冶金機械酸洗、酸再生工藝中的電解正極材料，更具體地說，涉及一種用于酸性廢水處理的(Ti/RuO₂-IrO₂/PbO₂)/TiN復合電極材料及制備方法。

背景技術

隨著水體富營養化問題的日益嚴重以及氨氮排放標準的逐漸提高，深度處理氨氮廢水的技術已成為國內外學者廣泛關注的課題。其中鋼鐵行業中冷軋機組均涉及到帶鋼的酸洗，為了實現廢酸的循環使用均會設計布置酸再生機組。對于鹽酸再生機組，大多配有除硅工藝，在除硅裝置運行時，勢必會帶來廢水中NH₃-N超標的問題。然而，至今未見有成熟的含酸廢水中氨氮脫除技術的應用。

目前寶鋼1550酸軋機組廢水中NH₃-N量已無法滿足新環保法實施后的廢水排放要求。自2016年以來，1550酸再生機組已多次發生由于廢水氨氮排放超標被掛牌限制排放，給機組生產及現場穩定運行帶來巨大隱患。同時，廢水中氨氮也對能介廢水站水質造成較大沖擊，直接影響排口的廢水指標，存在極大的環保隱患。

目前降低廢水中NH₃-N的主要方法有以下幾種：折點氯化法、化學沉淀法、選擇性離子交換法、空氣吹脫法、生化法、電解氧化法。酸再生機組含酸廢水主要來源于吸收塔的噴淋裝置，含酸廢水中除含有氨氮以外，還有氧化鐵粉、硅泥等雜質。根據酸再生含酸廢水的特性，綜合考慮使用折點氯化法、化學沉淀法、離子交換法、空氣吹脫法、生化法等氨氮脫除技術。其中，生化法的反應需要生化池以及需要一定的反應時間，考慮到現場環境狹小不適合搭建反應所需要的生化池，因此暫不考慮。目前暫考慮的是折點氯化法、電極氧化和吸附法。其中，電極氧化法的效率極大地受限于正極材料的選擇。目前，使用較多的為鍍氧化銠、氧化銥等電極材料。其中，Ti/RuO₂是析氯電極，主要通過電化學間接氧化作用去除氨氮，限制了其電解效率。但具有較高的析氧過電位，能有效減少副反應的發生，提高了電解選擇性。但是，此類電極在現有的酸性廢水中的抗腐蝕效果較差、電解效率不高。

現有技術主要存在以下問題：

1)針對酸再生含酸廢水的特性，目前含酸廢水中氨氮脫出技術采取折點氯化法、電極氧化與吸附法組合實現酸再生含酸廢水中氨氮的脫除。其中正極材料是影響電極氧化法的效率的重要因素，制約此技術在現場的實際應用；

2)目前，電極氧化使用較多的為鍍氧化銠、氧化銥等電極材料。其中，Ti/RuO₂是析氯電極，主要通過電化學間接氧化作用去除氨氮，限制了其電解效率。但具有較高的析氧過電位，能有效減少副反應的發生，提高了電解選擇性。但是此類電極在現有的酸性廢水中的抗腐蝕效果較差、電解效率不高。