一種用於處理含氰廢水的電催化粒及用於處理含氰廢水的方法

2023-09-10 18:38:40 2

專利名稱：一種用於處理含氰廢水的電催化粒及用於處理含氰廢水的方法
技術領域：
本發明屬於水處理領域，涉及一種用於處理含氰廢水的電催化粒及用於處理含氰 廢水的方法，具體的說涉及一種催化劑填料製備以及採用一種氣提連續式清洗料粒的三維 電極催化氧化法處理含氰廢水的方法。
背景技術：
在有色金屬礦物提取金銀銅、氰化電鍍、化工、煉焦等行業生產工藝中均排放大量 的含氰廢水。氰化物是毒性很大的化學品，不論在城市還是偏遠山區，含氰廢水排放都必須 嚴格按照國家環保局制定的排放標準控制其排放濃度，否則將對人、畜及自然環境造成危害。電解法利用電化學氧化還原反應破壞廢水中的氰化物。廢水中的氰化物離子電解 時，在陽極上失去電子氧化成氰酸鹽或氮氣。電解法處理氰化物廢水在鹼性條件下進行，以 防止產生氰化氫氣體汙染操作場所。反應為陽極CN-+20!T — CN0>H20+2e20Ν0-+40Γ — 2C02+N2+2H20+6e陰極Mnn++ne —M該法的優點是佔地面積小，汙泥量小，在除氰的同時能回收金屬。但工廠排水口的 總氰濃度往往低於200mg/L，在此濃度的條件下，電解法因電流效率低，電耗大，運行成本比 漂白粉化學氧化法高，不夠經濟。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種能高效而低成本地處理含氰廢 水的除氰專用電催化粒。本發明的另一目的，在於提供一種具有在線清洗除氰專用電催化料粒功能的，可 實現連續高效電催化氧化處理含氰廢水的方法。本發明通過以下技術方案實現上述目的本發明的除氰專用電催化料粒，按重量百分比計算，由活性炭40-44%，粘結劑 14-19%，13-16%鐵的氧化物，22-25%銅的氧化物，4-7%錳的氧化物，1-1. 5%鋅的氧化 物，0. 5-1%鋯的氧化物，0. 5-1%鈰的氧化物組成。上述的粘結劑為木質素磺酸鈣。上述的三維電極的粒子電極催化劑填料的製備方法，具體如下所示按所需配比 將引發劑、活性炭以及粘結劑加水混合均勻，擠壓切粒，自然乾燥，然後在450士30°C和缺氧 條件下，加熱炭化、活化2-3小時。本發明的三維電極除氰專用電催化料粒，其顆粒大小為4_6mm。
該催化粒是在中國專利CN 200410077704. 5的基礎上進一步改進的技術方案，專 利CN 200410077704. 5所公開的電催化粒是適用於難降解的有機汙染物的電催化劑，但該 催化粒用於含氰廢水的處理時，因有機汙染物與無機的游離氰離子或含氰絡合物的物理化 學性質差異較大，故其去除效率不高，連續式動態實驗僅為20%左右的去除效率，間隙式靜 態實驗最高去除效率也僅為79%。而本發明的電催化粒，加大了銅氧化物的用量，並優化了 各種物質的配比，使得其可以尤其針對於含氰廢水的處理，其去除效率顯著提高，連續式動 態實驗可穩定達到60%以上的去除效率，間隙式靜態實驗最高去除效率可達到96%。作為 一種三維電極反應器填充的粒子電極，可用於高效處理含氰廢水。本發明還提供了實現連續高效電催化氧化處理含氰廢水的方法。該方法應用了如 中國專利CN200920263896. 7所用的廢水處理裝置(電催化粒循環清洗使用裝置)，採用電 催化法，在電催化池中對廢水進行處理，所述電催化池有催化粒清洗區間和反應區間，電催 化粒放置於電催化池中不斷循環使用和清洗；本發明將CN200920263896. 7所用的廢水處 理裝置用於處理含氰廢水，除了選擇專用的電催化粒外，並對裝置參數作了針對性調整 電催化粒與廢水的質量比為1 2 1 3;廢水在催化池中的停留時間是25 45分鐘； 電催化池中的饋陰電極材料為不鏽鋼，饋陽電極材料為石墨，饋電極之間的距離為60 90cm ；饋電極所施加的脈衝直流電壓為20 40伏。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果1.本發明提供的電催化料粒，製備成本低廉，機械強度較高，對比傳統催化粒，其 對含氰廢水的處理效率得到大幅度的提升。2.本發明通過三維電極催化池提料技術、洗料技術、均勻布水布氣技術、實現催化 氧化法連續處理含氰廢水中的目的。尤其適用於三維電極催化氧化技術過程中，克服了現 有技術中催化粒由於被汙物附著容易失效的缺陷。3.本發明將新的電催化粒與可在線清洗催化粒的廢水處理裝置有機地結合起來， 用於處理含氰廢水，其中各種處理參數的有機組合，獲得了最佳的協同處理效果。電鍍廢水 的現場小試(200L/hr，已穩定運轉約半年)應用結果表明，當總氰濃度低於200mg/L條件 下，本發明方式使得含氰汙染物去除率> 60%，處理每噸廢水的電耗一般為1500-2000W， 運行費用低於2. 30元人民幣，具有投資省，能耗及維護費用低，同時汙泥量極少，不產生二 次汙染，其應用前景廣闊。


圖1是利用傳統的電催化料粒處理含氰汙染物的間隙式靜態實驗效果圖(總氰濃 度 196mg/L)；圖2是利用本發明的電催化料粒處理含氰汙染物的間隙式靜態實驗效果圖(總氰 濃度 196mg/L)；圖3是採用如中國專利CN200920263896. 7所用的廢水處理裝置(電催化粒循 環清洗使用裝置)，在除氰專用電催化料粒下，處理含氰汙染物廢水的現場動態試驗效果 圖；圖4是採用傳統裝置(沒有電催化粒循環清洗使用功能)，在除氰專用電催化料粒 下，處理含氰汙染物廢水的現場動態試驗效果具體實施例方式以下通過具體的實施例進一步說明本發明的技術方案，但發明的保護範圍並不局 限於此。實施例1按重量百分比計算，以42%活性炭為基體，以14%氧化鐵，23%氧化銅，4. 5%氧 化錳，1. 2%氧化鋅，0. 6%氧化鋯，0. 7%氧化鈰為引發劑，以14%木質素磺酸鈣為粘結劑加 水混合均勻，然後擠壓切粒，再自然風乾，最後在470°C和缺氧的條件下，加熱炭化、活化3 個小時，製成粒徑為4-6mm的除氰專用電催化粒。將合成的除氰專用電催化料粒，在空氣流量1000L/h，脈衝直流電壓30V，pH9. 5， 含氰廢水量為200L，反應時間分別為5、10、15、20、15、30min的條件下，對含氰濃度為 196mg/L廢水，進行間隙式靜態實驗(圖2)；並在相同條件下，與使用傳統的三維電極催化 劑填料(專利CN 200410077704. 5所公開的電催化粒)的處理效果(圖1)進行比較。結 果如圖1-2所示，本發明的三維電極催化劑填料比傳統的三維電極催化劑填料相比處理效 率更高。實施例2在相同除氰專用電催化料粒(本發明電催化粒)的條件下，以及在空氣流量 1000L/h，處理量為200L/hr，電催化粒與廢水的質量比為1 2，廢水在催化池中的停留時 間是30分鐘，電催化池中的饋陰電極材料為不鏽鋼，饋陽電極材料為石墨，饋電極之間的 距離為60cm，饋電極所施加的脈衝直流電壓為30伏的條件下，對含氰廢水進行處理(總氰 濃度170-200mg/L, pH 9. 0-11. 0)，分別採用如中國專利CN200920263896. 7所用的廢水處 理裝置(電催化粒循環清洗使用裝置)，以及採用傳統裝置(沒有電催化粒循環清洗使用 功能)，對處理含氰汙染物的現場動態試驗進行比較，結果分別如圖3和4所示。由結果可知，採用本發明的電催化粒，在電催化粒循環清洗使用的裝置中進行含 氰汙染物處理，能長時間有效而穩定的氧化分解含氰汙染物。
權利要求
1.一種用於處理含氰廢水的電催化粒，其特徵在於由以下質量分數的成分組成活性 炭40-44%，粘結劑14-19%，13-16%鐵的氧化物，22-25%銅的氧化物，4-7%錳的氧化物， 1-1. 5%鋅的氧化物，0. 5-1%鋯的氧化物，0. 5-1%鈰的氧化物。
2.如權利要求1所述的電催化粒，其特徵在於所述的粘結劑為木質素磺酸鈣。
3.如權利要求1所述的電催化粒，其特徵在於所述的電催化料粒的顆粒大小為4-6mm。
4.一種利用如權利要求1所述的電催化粒處理含氰廢水的方法，採用電催化法，在電 催化池中對廢水進行處理，其特徵在於所述電催化池有催化粒清洗區間和反應區間，電催 化粒放置於電催化池中不斷循環使用和清洗；電催化粒與廢水的質量比為1 2 1 3; 廢水在催化池中的停留時間是25 45分鐘。
5.如權利要求4所述的處理含氰廢水的方法，其特徵在於所述的電催化池中中的饋電 極陰極材料為不鏽鋼，饋電極陽極材料為石墨，饋電極之間的距離為60 90cm ；饋電極所 施加的脈衝直流電壓為20 40伏。
6.如權利要求4所述的處理含氰廢水的方法，其特徵在於所述的待處理廢水中氰的含 量低於200mg/L。
全文摘要
本發明屬於水處理領域，涉及一種用於處理含氰廢水的電催化粒及用於處理含氰廢水的方法。該電催化粒由以下質量分數的成分組成活性炭40-44％，粘結劑14-19％，13-16％鐵的氧化物，22-25％銅的氧化物，4-7％錳的氧化物，1-1.5％鋅的氧化物，0.5-1％鋯的氧化物，0.5-1％鈰的氧化物。本發明提供的電催化料粒，製備成本低廉，機械強度較高，對比傳統催化粒，其對含氰廢水的處理效率得到大幅度的提升。發明將該電催化粒放置於可循環使用和清洗粒的電催化裝置中，將新的電催化粒與可在線清洗催化粒的廢水處理裝置有機地結合起來，用於處理含氰廢水，其中各種處理參數的有機組合，獲得了最佳的協同處理效果。當總氰濃度低於200mg/L條件下，本發明方式使得含氰汙染物去除率＞60％，處理每噸廢水的電耗一般為1500-2000W，運行費用低於2.30元人民幣，具有投資省，能耗及維護費用低，同時汙泥量極少，不產生二次汙染，其應用前景廣闊。
文檔編號C02F101/18GK102001737SQ20101052347
公開日2011年4月6日 申請日期2010年10月26日 優先權日2010年10月26日
發明者周德鴻, 張玉霞, 張榮嫄, 朱錫海, 陳衛國, 陳超舉 申請人:中山大學