双极膜电渗析耦合旋流电积回收电镀污泥中铜的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及双极膜电渗析耦合旋流电积回收电镀污泥中铜的装置，包括用于从电镀污泥中洗脱分离Cu

【技术实现步骤摘要】
双极膜电渗析耦合旋流电积回收电镀污泥中铜的装置


[0001]本技术涉及电解领域，特别涉及双极膜电渗析耦合电解沉积技术回收电镀污泥中铜的装置。

技术介绍

[0002]双极膜(BPM)是一种由阴离子交换层、阳离子交换层和中间界面层组成的新型选择性离子交换膜。在直流电场作用下，其可将中间层的水 (H2O)解离为H
+
和OH
−
。近年来，科研工作者将BPM引入电渗析组成双极膜电渗析(BMED)系统，在含盐废水治理和固体废物重金属去除方面得到了大量使用，在电场力作用下，阴、阳离子分别通过AEM和CEM并分别与BPM产生的H
+
和OH
−
离子结合产生相应的酸和碱。
[0003]电镀污泥是电镀行业生产过程中产生的一种富含重金属的污染物，其不合理排放对环境和人体健康造成了严重威胁，从电镀污泥中回收有价金属不仅可以减少其对环境和人体健康的影响，同时可减少矿山开采或矿石进口，具有良好的环境和经济效益。铜因具有较强的导电、导热、延展和抗腐蚀性能，常被用于电镀行业，致使每年有大量的含铜电镀污泥产生。现有技术中，酸淋洗+电解沉积常被用于电镀污泥中铜的回收，酸淋洗主要是利用酸对电镀污泥中的重金属进行淋洗，将金属离子从污泥中转移到溶液中，如硫酸、盐酸+磷酸、酸+生物淋洗以及两步酸淋洗方法可分别浸出电镀污泥中73.2%、80.6%、75.8%和71.9% 的Cu
2+
。
[0004]电解沉积技术是将阴、阳极放置在缓慢流动或停滞的槽体内，在电场的作用下，淋洗液中的阴离子向阳极定向移动，阳离子向阴极定向移动，通过控制一定的参数条件，目标金属阳离子在阴极得到电子而沉积析出，从而得到电沉积产品。
[0005]但是，常常有以下问题：
[0006]酸淋洗对重金属不具有选择性。淋洗液中经常含有大量的钙、镁、铬、铁等价值较低的金属离子，在Cu
2+
浓度较低或杂质含量较高的情况下，易发生阴极的浓差极化现象，造成杂质离子与目标金属离子一起在阴极上析出，导致阴极产品质量严重下降。

技术实现思路

[0007]因此，针对上述问题，本技术提出一种双极膜电渗析耦合旋流电积回收电镀污泥中铜的装置。
[0008]为实现上述技术问题，本技术采取的解决方案为：
[0009]双极膜电渗析耦合旋流电积回收电镀污泥中铜的装置，包括用于从电镀污泥中洗脱分离Cu
2+
的双极膜电渗析系统和用于回收从双极膜电渗析系统洗脱分离得到的Cu
2+
的第一旋流电积系统，其特征在于：所述双极膜电渗析系统包括电解槽，所述电解槽内设有阳极室、用于放置含铜电镀污泥的电镀污泥室、金属溶液室、缓冲室和阴极室，所述缓冲室内设有缓冲溶液，所述阳极室与污泥室之间设有在直流电场作用下产生用于从电镀污泥中交换出Cu
2+
的H
+
的第一交换膜，所述污泥室与金属溶液室之间设有供污泥室中的金属离子进入
金属溶液室的第二交换膜，所述金属溶液室和缓冲室之间设有供缓冲室中的阴离子进入金属溶液室的第三交换膜，所述缓冲室和阴极室之间设有供所述缓冲室中的阳离子进入阴极室的第四交换膜，所述第一旋流电积系统设于所述电解槽外部且对所述金属溶液室液中的含Cu
2+
的溶液进行Cu回收。
[0010]进一步改进的是：所述第一旋流电积系统包括：设有用于析出铜单质的第一阴极筒片和第一阳极棒。
[0011]进一步改进的是：所述电解槽外部还设有将金属溶液室中的溶液提纯后再进入第一旋流电积系统回收铜的提纯装置。
[0012]进一步改进的是：所述提纯装置包括用于回收溶液中比铜活泼的金属的第二旋流电积系统。
[0013]进一步改进的是：所述第二旋流电积系统包括设有用于收集比铜活泼金属的第二阴极筒片和第二阳极棒。
[0014]进一步改进的是：所述缓冲室内的缓冲液为NaNO3溶液或KNO3溶液等不与Cu
2+
和OH
‑
形成沉淀的盐溶液。
[0015]进一步改进的是：还包括：设有用于将金属溶液室中含有Cu
2+
的溶液输送至提纯装置并将所述第一旋流电积系统中的溶液输送回金属溶液室用于富集污泥中Cu
2+
的输送装置。
[0016]进一步改进的是：所述输送装置包括用于输送溶液的蠕动泵。
[0017]进一步改进的是：所述第一交换膜为BPM，即双极膜。
[0018]进一步改进的是：所述第二交换膜为CEM，即阳离子交换膜。
[0019]进一步改进的是：所述第三交换膜为AEM，即阴离子交换膜。
[0020]进一步改进的是：所述第四交换膜为CEM，即阳离子交换膜。
[0021]通过采用前述技术方案，本技术的有益效果是：
[0022]1、装置简单、操作容易，利用双极膜(BPM)分解H2O产生的H
+
可以洗脱污泥中的Cu
2+
和其他金属离子，不用再额外加入酸，化学试剂用量少；
[0023]2、使用第一旋流电积系统收集铜单质，避免了阳极区产生的气体形成气泡在液体表面爆裂后释放出酸性物质而产生酸雾，影响操作者的健康，不破坏周边生活环境以及基础设施；
[0024]3、电解槽内设有缓冲室，缓冲室内设有缓冲液，为金属离子室提供阴离子，并且，缓冲室防止阴极室的OH
‑
进入金属溶液室与金属离子发生化学反应产生沉淀，进一步提高电解效率；
[0025]4、金属溶液中含有铜离子的溶液可以在回收装置中在旋流电积系统的以单质的形式高效回收电镀污泥中的铜，通过金属溶液室中含Cu
2+
的溶液与电极相对高速运动进行电沉积反应，避免传统电沉积过程中由于溶液缓慢流动而导致浓差极化和电流效率低等问题，消除阳极大气泡的形成，保证Cu
2+
析出效率；
[0026]5、在第一旋流电积系统前设有提纯装置，将金属溶液中比铜活泼的金属离子先行去除，再在第一旋流电积系统中进行Cu单质的析出收集，进一步保证提取的Cu单质的高纯度；
[0027]6、设有输送装置，将金属溶液室内的溶液输送至提纯装置中，操作简单，减少人工
成本。
附图说明
[0028]图1是双极膜电渗析耦合电解沉积技术回收电镀污泥中铜的装置示意图。
具体实施方式
[0029]现结合附图和具体实施例对本技术作进一步说明。
[0030]如图1所示，双极膜电渗析耦合旋流电积回收电镀污泥中铜的装置，包括用于从电镀污泥中洗脱分离Cu
2+
的双极膜电渗析系统和用于回收从双极膜电渗析系统洗脱分离得到的Cu
2+
的第一旋流电积系统，所述双极膜电渗析系统包括电解槽1，所述电解槽1内设有阳极室2、用于放置含铜电镀污泥的污泥室3、金属溶液室4、缓冲室5和阴极室6，所述缓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.双极膜电渗析耦合旋流电积回收电镀污泥中铜的装置，包括用于从电镀污泥中洗脱分离Cu2+的双极膜电渗析系统和用于回收从双极膜电渗析系统洗脱分离得到的Cu2+的第一旋流电积系统，其特征在于：所述双极膜电渗析系统包括电解槽，所述电解槽内设有阳极室、用于放置含铜电镀污泥的电镀污泥室、金属溶液室、缓冲室和阴极室，所述缓冲室内设有缓冲溶液，所述阳极室与污泥室之间设有在直流电场作用下产生用于从电镀污泥中交换出Cu2+的H+的第一交换膜，所述污泥室与金属溶液室之间设有供污泥室中的金属离子进入金属溶液室的第二交换膜，所述金属溶液室和缓冲室之间设有供缓冲室中的阴离子进入金属溶液室的第三交换膜，所述缓冲室和阴极室之间设有供所述缓冲室中的阳离子进入阴极室的第四交换膜，所述第一旋流电积系统设于所述电解槽外部且对所述金属溶液室液中的含Cu2+的溶液进行Cu回收。2.根据权利要求1所述的双极膜电渗析耦合旋流电积回收电镀污泥中铜的装置，其特征在于：所述第一旋流电积系统包括：设有用于析出铜单质的第一阴极筒片和第一阳极棒。3.根据权利要求1所述的双极膜电渗析耦合旋流电积回收电镀污泥中铜的装置，其特征在于：所述电解槽外部还设有将金属溶液室中的溶液提纯后再进入第一旋流电积系统回收铜的提纯装置。4.根据权利要求3所述的双极膜电渗析耦合旋流电积回收电镀污泥中铜的装置，其特征在于：所述提纯装置包括用于回收溶液中比铜活泼的金属的第二旋流电积系统。...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯喆文，吴晓云，
申请(专利权)人：福建省环境保护设计院有限公司，
类型：新型
国别省市：