公布日：2023.11.17
申請(qǐng)日：2023.09.12
分類號(hào)：C02F1/461(2023.01)I;C02F101/20(2006.01)N;C02F101/22(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種低濃度重金屬廢水的處理方法、處理裝置及應(yīng)用。所述處理方法包括：使低濃度重金屬廢水與鐵單質(zhì)和碳材料組成自電解反應(yīng)體系進(jìn)行自發(fā)電解反應(yīng)；并且在自電解反應(yīng)體系中設(shè)置電極施加脈沖電流，同步進(jìn)行外加電解反應(yīng)，以使所述低濃度重金屬廢水中的重金屬離子被去除。本發(fā)明所提供的技術(shù)方案針對(duì)低濃度的重金屬廢水進(jìn)行了專門設(shè)計(jì)，通過由廢水、鐵單質(zhì)和碳材料構(gòu)成的原電池體系發(fā)生的自發(fā)電解反應(yīng)和外界施加的脈沖電流引起的外加電解反應(yīng)的相互協(xié)同作用，顯著提高了電化學(xué)反應(yīng)對(duì)于低濃度的重金屬離子的捕獲程度，進(jìn)而能夠顯著降低低濃度重金屬廢水中的重金屬含量，避免了低濃度重金屬廢水的長期排放對(duì)于自然環(huán)境的危害性。
權(quán)利要求書
1.一種低濃度重金屬廢水的處理方法，其特征在于，包括：使低濃度重金屬廢水與鐵單質(zhì)和碳材料組成自電解反應(yīng)體系進(jìn)行自發(fā)電解反應(yīng)；并且在所述自電解反應(yīng)體系中設(shè)置電極，并施加脈沖電流，在所述自發(fā)電解反應(yīng)進(jìn)行的同時(shí)同步進(jìn)行外加電解反應(yīng)，以使所述低濃度重金屬廢水中的重金屬離子被去除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述低濃度廢水是指其中的重金屬離子含量在排放標(biāo)準(zhǔn)以下的廢水；優(yōu)選的，所述重金屬離子包括Zn2+、Pb2+、Mn2+、Cu2+、Ni2+中的任意一種或兩種以上的組合；優(yōu)選的，所述低濃度廢水中鉛的含量小于3300mg/kg，汞的含量小于0.5mg/kg，鎘的含量小于5mg/kg，鉻的含量小于50mg/kg，砷的含量小于100mg/kg。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述鐵單質(zhì)與碳材料組成多孔的填料，所述低濃度重金屬廢水填充進(jìn)入所述填料的孔隙中形成所述自電解反應(yīng)體系；優(yōu)選的，所述自電解反應(yīng)體系中的鐵單質(zhì)與碳材料的質(zhì)量比為1∶1到10∶1；優(yōu)選的，所述自電解反應(yīng)體系中低濃度重金屬廢水與鐵單質(zhì)與碳材料的總質(zhì)量的比例為0.5∶1到2∶1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述電極包括相對(duì)設(shè)置的陽極板和陰極板；優(yōu)選的，所述陽極板的表面材質(zhì)包括鐵；所述陰極板的表面材質(zhì)包括鐵。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的處理方法，其特征在于，所述陽極板和陰極板的間距為8-12mm；和/或，所述陽極板和陰極板交替間隔設(shè)置有多組。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述脈沖電流的陰極電流密度為20-40mA/cm2，脈沖周期為2-4s，占空比為50-25％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，還包括：在進(jìn)行所述自發(fā)電解反應(yīng)和外加電解反應(yīng)前，將所述低濃度重金屬廢水的pH調(diào)整至3-5；和/或，所述低濃度重金屬廢水中還添加有螯合劑、表面活性劑、絡(luò)合劑、有機(jī)酸、無機(jī)酸中的任意一種或兩種以上的組合。
8.權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的處理方法在處理微晶石墨礦石的浮選廢水中的應(yīng)用。
9.一種低濃度重金屬廢水的處理裝置，其特征在于，包括內(nèi)電解模塊和外電解模塊；所述內(nèi)電解模塊包括電解反應(yīng)池以及填充于所述電解反應(yīng)池中的鐵單質(zhì)和碳材料，所述鐵單質(zhì)和碳材料能夠與低濃度重金屬廢水共同組成自電解反應(yīng)體系；所述外電解模塊包括電源以及電極，所述電極設(shè)置于所述電解反應(yīng)池中，所述電源能夠通過所述電極向所述自電解反應(yīng)體系施加脈沖電流。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的處理裝置，其特征在于，所述電極表面包裹有多孔隔離層，以使所述電極與鐵單質(zhì)和碳材料電性隔離；和/或，所述電解反應(yīng)池底部沿重力方向依次設(shè)置有粗分離層、細(xì)分離層以及液體排出通道；優(yōu)選的，還包括浮選沉淀池以及排污池，所述浮選沉淀池與所述處理裝置的進(jìn)液通道相連通，所述液體排出通道與所述排污池相連通。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種低濃度重金屬廢水的處理方法、處理裝置及應(yīng)用。
為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：
第一方面，本發(fā)明提供一種低濃度重金屬廢水的處理方法，其包括：
使低濃度重金屬廢水與鐵單質(zhì)和碳材料組成自電解反應(yīng)體系進(jìn)行自發(fā)電解反應(yīng)；
并且在所述自電解反應(yīng)體系中設(shè)置電極，并施加脈沖電流，在所述自發(fā)電解反應(yīng)進(jìn)行的同時(shí)同步進(jìn)行外加電解反應(yīng)，以使所述低濃度重金屬廢水中的重金屬離子被去除。
第二方面，本發(fā)明還提供一種上述處理方法在處理微晶石墨礦石的浮選廢水中的應(yīng)用。
第三方面，本發(fā)明還提供一種低濃度重金屬廢水的處理裝置，其包括內(nèi)電解模塊和外電解模塊；所述內(nèi)電解模塊包括電解反應(yīng)池以及填充于所述電解反應(yīng)池中的鐵單質(zhì)和碳材料，所述鐵單質(zhì)和碳材料能夠與低濃度重金屬廢水共同組成自電解反應(yīng)體系；所述外電解模塊包括電源以及電極，所述電極設(shè)置于所述電解反應(yīng)池中，所述電源能夠通過所述電極向所述自電解反應(yīng)體系施加脈沖電流。
基于上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果至少包括：
本發(fā)明所提供的技術(shù)方案針對(duì)低濃度的重金屬廢水進(jìn)行了專門設(shè)計(jì)，通過由廢水、鐵單質(zhì)和碳材料構(gòu)成的原電池體系發(fā)生的自發(fā)電解反應(yīng)和外界施加的脈沖電流引起的外加電解反應(yīng)的相互協(xié)同作用，顯著提高了電化學(xué)反應(yīng)對(duì)于低濃度的重金屬離子的捕獲程度，進(jìn)而能夠顯著降低低濃度重金屬廢水中的重金屬含量，避免了低濃度重金屬廢水的長期排放對(duì)于自然環(huán)境的危害性。
（發(fā)明人：毋應(yīng)科;王潔;向富維;李子坤;黃友元）
