[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于同步去除電鍍廢水中總氮的電化學(xué)反應(yīng)裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911336075.6
• 申請(qǐng)日: 2019-12-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111115761B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 冒冉;孫拓;朱海洋;趙旭
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心
• 主分類(lèi)號(hào): C02F1/461
• 分類(lèi)號(hào): C02F1/461;C02F1/467;C02F1/72;C02F101/16;C02F101/38;C02F103/16
• 代理公司: 北京瑞盛銘杰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11617
• 代理人: 劉瑩

本發(fā)明提出一種同步去除電鍍廢水中總氮的電化學(xué)反應(yīng)裝置及方法，屬于電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。該電化學(xué)反應(yīng)裝置包括反應(yīng)器；至少一個(gè)陰極板，設(shè)在反應(yīng)器內(nèi)；至少一個(gè)陽(yáng)極板，設(shè)在反應(yīng)器內(nèi)；陰極板和陽(yáng)極板與外接直流電源連接；根據(jù)待處理電鍍廢水中氨氮、有機(jī)氮的濃度和陽(yáng)極氧化反應(yīng)速率，硝酸鹽氮的濃度和陰極還原反應(yīng)速率的高低，相應(yīng)增加或減少陽(yáng)極板、陰極板。本發(fā)明提出的同步去除電鍍廢水中總氮的電化學(xué)反應(yīng)裝置主要用于電鍍廢水領(lǐng)域，總氮去除率可達(dá)99％，節(jié)能省時(shí)，且不受電鍍廢水濃度、水質(zhì)波動(dòng)及重金屬毒害、鹽分高等影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種同步去除電鍍廢水中總氮的電化學(xué)反應(yīng)裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)工業(yè)化的迅速發(fā)展，電鍍作為一種中間配套環(huán)節(jié)技術(shù)而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造，電子等行業(yè)領(lǐng)域。但在電鍍過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生廢棄槽液，鍍件清洗水等電鍍廢水，如未經(jīng)有效處理將會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

電鍍廢水因其工藝以及鍍種的不同，廢水成分較為復(fù)雜，氮污染問(wèn)題較為突出。電鍍廢水中的氮主要以硝酸鹽氮、氨氮以及有機(jī)氮形式存在。化學(xué)鍍鎳工藝中，作為pH緩沖劑的氨水、堿式鍍鋅工藝中使用的氯化銨等均會(huì)產(chǎn)生氨氮污染物；電鍍工藝中不同鍍種會(huì)因需要加入有機(jī)胺類(lèi)絡(luò)合劑，產(chǎn)生有機(jī)氮污染物；化學(xué)拋光以及部分特殊鍍種的前處理會(huì)使用硝酸，產(chǎn)生硝酸鹽氮污染物。

電鍍廢水總氮去除的常規(guī)方法為生化法，具體為有機(jī)氮通過(guò)氨化作用轉(zhuǎn)化為氨氮，氨氮通過(guò)硝化作用轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，硝態(tài)氮最終通過(guò)反硝化作用轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓偟コЧ患眩驗(yàn)閺U水鹽度高、含重金屬離子等有毒物質(zhì)，可生化性差，其次，水質(zhì)波動(dòng)大，對(duì)微生物有較強(qiáng)沖擊，使反硝化環(huán)節(jié)脫硝酸鹽氮失敗，導(dǎo)致脫氮效果不佳。此外，總氮去除的方法還有吹脫法，但吹脫法只能去除氨氮，對(duì)硝酸鹽氮沒(méi)有效果。

近年來(lái)，電化學(xué)技術(shù)因水質(zhì)適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)而受到關(guān)注。然而，電化學(xué)反應(yīng)由于陰極和陽(yáng)極的化學(xué)反應(yīng)速率不同，將其用于電鍍廢水中總氮的去除，無(wú)法同步完成陽(yáng)極氧化去除氨氮和有機(jī)氮、陰極還原去除硝酸鹽氮，導(dǎo)致總處理時(shí)間長(zhǎng)，能耗高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種同步去除電鍍廢水中總氮的電化學(xué)反應(yīng)裝置及方法，通過(guò)設(shè)置陰陽(yáng)極板數(shù)量，調(diào)節(jié)陰極硝酸鹽氮、陽(yáng)極氨氮和有機(jī)氮的反應(yīng)速率，從而實(shí)現(xiàn)同步去除廢水中總氮。

本發(fā)明提出一種同步去除電鍍廢水中總氮的電化學(xué)反應(yīng)裝置，

包括反應(yīng)器；

至少一個(gè)陰極板，設(shè)在反應(yīng)器內(nèi)；

至少一個(gè)陽(yáng)極板，設(shè)在反應(yīng)器內(nèi)；

陰極板和陽(yáng)極板與外接直流電源連接；

根據(jù)待處理電鍍廢水中氨氮、有機(jī)氮的濃度和陽(yáng)極氧化反應(yīng)速率，硝酸鹽氮的濃度和陰極還原反應(yīng)速率的高低，相應(yīng)增加或減少陽(yáng)極板、陰極板。

進(jìn)一步地，陽(yáng)極板為鈦釕網(wǎng)電極；陰極板為新型三維氮摻雜碳負(fù)載泡沫銅電極。

進(jìn)一步地，陰極板、陽(yáng)極板的形狀相同。

進(jìn)一步地，陰極板、陽(yáng)極板相互平行設(shè)置。

進(jìn)一步地，陰極板與陽(yáng)極板的數(shù)量比為1:4-4:1；優(yōu)選的，陰極板與陽(yáng)極板的數(shù)量比為1:1-4:1。

本發(fā)明還提出上述的電化學(xué)反應(yīng)裝置去除電鍍廢水總氮的方法，包括如下步驟：

將電鍍廢水通入反應(yīng)器內(nèi)，通過(guò)外接直流電源施加電流。

進(jìn)一步地，向反應(yīng)器中添加過(guò)硫酸鹽，使得有機(jī)氮與過(guò)硫酸鹽的摩爾比為1:1～1:10。

進(jìn)一步地，施加電流的密度為1-20mA/cm²；優(yōu)選的，施加電流的密度為3-10mA/cm²。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì)：