基于电解联合工艺处理6‑硝废水的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于电解联合工艺处理6‑硝废水的方法，首先将6‑硝废水的pH值调至6‑7，然后加入聚合氯化铝和十六烷基三甲基溴化铵处理并过滤，进一步进行电催化氧化处理，最后进行电凝聚协同过一硫酸盐(过一硫酸氢钾)处理。经过本发明专利技术所述方法进行处理后的6‑硝废水其CODcr值可以从18873mg/L降至297mg/L，色度从2600～3000倍降到50倍，处理效率大幅提升。

【技术实现步骤摘要】
基于电解联合工艺处理6-硝废水的方法
本专利技术涉及废水处理领域，具体涉及一种基于电解联合工艺处理6-硝废水的方法。
技术介绍
6-硝废水是有机染料中间体废水，其成分复杂、浓度高，尤其是含-NH2和-HSO3氨基芳香磺酸等难降解物质，具有CODcr高(18000～20000mg/L)、色度高(达到几千或上万)、分散性强、多变性、复杂性和难于生化降解的特点，给区域环境和生态带来严重威胁。因此弄清此类有机废水深度处理原理，改进传统的有机废水处理方法，对于保护区域环境，保障化工企业长期稳定发展，具有非常重要的现实意义。目前的6-硝废水处理技术及工艺都存在一些缺点，例如用金属离子(Fe2+、Mn2+、Co2+、Cu2+)活化过硫酸盐(过一硫酸盐)产生的·SO4-(2.5V-3.1V)对有机废水进行处理时虽然反应速率快，但反应容易终止，即与有机物的接触时间较短，有机物的降解效能低；单一涂层的电极材料都存在析氧电位低(极易发生副反应)或电极稳定性不高的缺陷。对于处理此类废水，单一的方法往往不容易达到技术及经济上的要求，因此，本专利技术拟采用组合式废水处理工艺，以期可以收到更好的处理效果。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于电解联合工艺处理6-硝废水的方法，通过采用电凝聚协同过硫酸盐和电催化氧化法联合工艺对六硝废水进行处理，效果明显优于单独对废水进行处理。本专利技术采取的技术方案如下：1.基于电解联合工艺处理6-硝废水的方法，包括如下步骤：(1)6-硝废水预处理将6-硝废水的pH值调至6～7，然后加入聚合氯化铝和十六烷基三甲基溴化铵进行处理，处理完毕后过滤；(2)电催化氧化处理采用制备的钛基锡锑钌电极做阳极，石墨/钛板做阴极组成电解工艺，在pH值1～9、电流密度155.3～776.3mA/cm2、电极间距1～8cm的条件下将步骤(1)处理过后的废水电解5～30min；(3)电凝聚协同过一硫酸盐处理将步骤(2)处理后的6-硝废水继续进行电凝聚协同过硫酸盐处理，处理条件为：以铁作为阳极并连接电源正极，石墨作为阴极并连接电源的负极，电解液中加入终浓度0.065～0.57mol/L的过一硫酸氢钾，在电流密度83.3～250mA/cm2、pH值4～9、电极间距1～8cm、搅拌器转速50～300r/min的条件下将废水电解5～60min，反应结束后静置，抽滤。优选的，所述步骤(1)中用电石渣将6-硝废水的pH值调至6-7。优选的，所述步骤(1)中在200～300r/min的搅拌速度下加入25～30g/L的聚合氯化铝和10～20g/L的十六烷基三甲基溴化铵。优选的，所述步骤(2)中所述钛基锡锑钌电极的制备步骤包括：a.钛板基体预处理：将切割好的钛板用320目、400目砂纸依次打磨至表面平滑光亮，洗净，把钛板放入质量分数40％的氢氧化钠溶液中，95℃水浴2h后取出洗净，再置于浓盐酸与水的体积比1:1的盐酸溶液中，95℃水浴2h后取出洗净；b.将步骤a预处理后的钛板均匀涂刷锡锑镨混合涂液并在95～105℃烘干，重复涂刷3次后，转入450℃马弗炉中热处理10min，冷却；所述锡锑镨混合涂液为氯化锡、氯化锑、硝酸镨按摩尔比100:10:1～10的比例溶于100mL异丙醇中，再加入2mL浓盐酸混合制得；c.步骤b重复12～15次，最后一次马弗炉热处理时间延长至40～60min后冷却；d.在钛基锡锑电极材料上涂刷氯化钌的乙醇溶液并在100℃的条件下烘干，转入550℃马弗炉热处理12min，冷却；所述氯化钌的乙醇溶液为将0.01～0.02mol氯化钌溶于100mL无水乙醇中，并加入2mL浓盐酸混合制成；e.步骤d重复10次，最后一次马弗炉热处理延长至40～60min。优选的，所述步骤(2)中电催化氧化处理的条件为：pH值5，电流密度621.1mA/cm2，电极间距6cm，电解时间20min。优选的，所述步骤(3)中电凝聚协同过硫酸盐处理条件为：电解液中加入过一硫酸氢钾0.57mol/L，电流密度166.7mA/cm2、pH值7、电极间距6cm、搅拌器转速250r/min、电解时间30min。需要说明的是，过一硫酸氢钾又称过硫酸氢钾。针对单一的方法处理难降解废水效果不佳，本专利技术采用电催化氧化法和电凝聚协同过一硫酸盐联合工艺对六硝废水进行处理。电解催化氧化法主要是通过对单一涂层电极材料进行改进，制备以锡锑氧化物和掺杂稀土元素镨组成的中间层，钌做表面层的钛基材料作为阳极组成的电解工艺对六硝废水进一步处理。这主要是因为钛基金属氧化钌具有密度低、导电性能好和机械强度大等特点，是性能优良的电极材料，但其与钛板的粘结性不好，而锡锑涂层能够降低电极的析氯电位，提高电极的催化性能，同时其能够阻止钛基体形成二氧化钛电阻膜，有利于延长电极的使用寿命，又考虑到稀土元素具有特殊的4f电子结构以及物理、化学性质，具有多方面的催化助催化作用，故利用稀土的独特性能将其掺杂到电催化层(Sn、Sb)作为中间层，金属氧化钌做表面层，来实现高催化氧化性能涂层电极材料的制备。电凝聚协同过硫酸盐(过一硫酸盐)的处理方法是在金属铁做阳极，石墨做阴极的电解池中加入一定量的过硫酸盐(过一硫酸盐)，其主要机理是在电解过程中：Fe-2e→Fe2+(1)，Fe2+活化过硫酸盐(过一硫酸盐)产生氧化能力强的·SO4-，即Fe2++S2O82-→Fe3++·SO4-+SO42-(2)，Fe3+经过一系列水解、聚合等过程，形成羟基络合物和Fe(OH)3等具有絮凝作用的胶体物质，可促使水中的胶态或悬浮态杂质絮凝沉淀；即实现了絮凝沉淀协同氧化能力强的的·SO4-(E0＝2.5V-3.1V)处理6-硝废水。本专利技术的有益效果在于：本专利技术采用电催化氧化法和电凝聚协同过一硫酸盐联合工艺对六硝废水进行处理，通过实验证明，电催化氧化法通过制备的钛基电极材料在电解装置中产生具有强氧化能力的OH·对有机物进一步处理，从而使难以降解的有机物分解为CO2或其他简单的化合物；产生的Fe2+不仅活化了过一硫酸盐产生·SO4-(E0＝2.5V～3.1V)，从而通过·SO4-的强氧化性使大分子有机物断链生成小分子有机物，且在活化过程中Fe2+被氧化为Fe3+，Fe3+本身作为混凝剂，混凝过程中小分子有机物得到进一步去除，降解效率进一步提高。经过本专利技术所述方法进行处理后的6-硝废水其CODcr值可以从18873mg/L降至297mg/L，色度从2600～3000倍降到50倍，处理效率大幅提升。此外，本专利技术处理难降解页岩气返排污水，CODcr去除率也达到90％以上，说明该方法具有广泛的适用范围和广阔的应用前景。具体实施方式通过重铬酸钾法测得6-硝废水的CODcr为18873mg/L，通过稀释倍数法确定废水的色度为2600～3000倍，可见该废水同一般的有机染料废水一样，具有色度高且难于生化降解的特点。一、6-硝废水预处理用电石渣将上述6-硝废水调至pH6～7，在搅拌速度为200～300r/min的条件下加入25-30g/L的聚合氯化铝和10-20g/L的十六烷基三甲基溴化铵对6-硝废水预处理后进行抽滤，用重铬酸钾法测得处理后的废水CODcr值为3856.6mg/L。二、电催化氧化法对6-硝废水进一步处理(1)基体前处理将切割好的钛板用320本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于电解联合工艺处理6‑硝废水的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)6‑硝废水预处理将6‑硝废水的pH值调至6～7，然后加入聚合氯化铝和十六烷基三甲基溴化铵进行处理，处理完毕后过滤；(2)电催化氧化处理采用制备的钛基锡锑钌电极做阳极，石墨/钛板做阴极组成电解工艺，在pH值1～9、电流密度155.3～776.3mA/cm

【技术特征摘要】
1.基于电解联合工艺处理6-硝废水的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)6-硝废水预处理将6-硝废水的pH值调至6～7，然后加入聚合氯化铝和十六烷基三甲基溴化铵进行处理，处理完毕后过滤；(2)电催化氧化处理采用制备的钛基锡锑钌电极做阳极，石墨/钛板做阴极组成电解工艺，在pH值1～9、电流密度155.3～776.3mA/cm2、电极间距1～8cm的条件下将步骤(1)处理过后的废水电解5～30min；(3)电凝聚协同过一硫酸盐处理将步骤(2)处理后的6-硝废水继续进行电凝聚协同过硫酸盐处理，处理条件为：以铁作为阳极并连接电源正极，石墨作为阴极并连接电源的负极，电解液中过一硫酸氢钾浓度0.065～0.57mol/L，在电流密度83.3～250mA/cm2、pH值4～9、电极间距1～8cm、搅拌器转速50～300r/min的条件下将废水电解5～60min，反应结束后静置，抽滤。2.根据权利要求1所述的基于电解联合工艺处理6-硝废水的方法，其特征在于，所述步骤(1)中用电石渣将6-硝废水的pH值调至6-7。3.根据权利要求1所述的基于电解联合工艺处理6-硝废水的方法，其特征在于，所述步骤(1)中在200～300r/min的搅拌速度下加入25～30g/L的聚合氯化铝和10～20g/L的十六烷基三甲基溴化铵。4.根据权利要求1所述的基于电解联合工艺处理6-硝废水的方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述钛基锡锑钌电极的制备步骤包括：a.钛板基体预处理：将切割好的钛板用32...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊伟，冯岐，贾振福，刘德蓉，任勇，何芳，袁涛，陈秋林，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50