本发明属于废水处理领域，具体涉及一种纳米催化电解实验室处理含六价铬废水的方法。
背景技术：
目前，由于铬及其化合物在实际中的应用十分广泛，我国大量的科学实验室经常进行与铬有关的实验，探究其理化性质、去除规律、毒性实验等。含有六价铬的实验室废水若不经处理直接排放，将成为高浓度的集中污染源。因此，实验室废水中的六价铬也是值得我们重视的污染源。
目前含Cr(VI)废水的处理方法主要有化学还原、离子交换、膜分离、吸附、萃取等，但这些处理方法都有一定的局限性。化学还原是常用的方法，但含铬废水的处理会产生大量难以处理的沉淀污泥，沉淀污泥若处理不当，会产生二次污染。离子交换法处理工艺相对复杂且成本较高，一次性投资大，占地面积大，再生废液过多，处理周期长。有机物的存在会污染离子交换树脂，大量含盐废水的排放容易造成管道腐蚀，普遍适用性差，只适用于处理Cr(VI)浓度较低的废水。膜分离法在技术上尚不成熟；且膜的成本较高，使用一段时间后需再生或更换，运行成本高。 吸附法消耗吸附剂量大，设备大型，且处理后的铬离子只是从废水中转移到吸附剂上，吸附后吸附剂中铬离子的解吸(吸附剂的再生)仍存在一定的技术困难。
综上所述，现有技术存在的问题是：在处理六价铬废水过程中，需要加入大量的药剂进行处理或再生，产生大量的固体废物（或危险废物），增加了处理成本。实验室铬废水若不经处理直接排放，将成为高浓度的集中污染源。目前，缺乏一种简单、高效的六价铬废水处理方法。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种纳米催化电解处理含六价铬实验室废水的方法。
本发明是这样实现的：利用纳米催化电解电极，在一定的电压和盐度条件下，产生高活性的自由基，可以将六价铬离子还原为三价铬，转化率达到99％以上；由于电解过程中只加入少量（3％）氯化钠，对环境无害；大大减少了其它方法所需的化学试剂，是一种绿色环保的污染控制方法。
一种实验室六价铬废水纳米催化电解方法。该方法采用钛基纳米级贵金属氧化物涂层阳极，通电后产生化学活性极强的自由基，将六价铬转化为三价铬，从而降低六价铬污染物浓度。
进一步的，所述纳米催化电解实验室处理六价铬废水的方法，具体包括：
取六价铬模拟废水：取适量重铬酸钾配制100mg/l六价铬溶液，然后稀释至浓度为10mg/l；
加入NaCl，维持一定电压；
通过一定时间的纳米催化电解将六价铬转化为三价铬。
进一步地，取六价铬模拟废水，具体包括：
取适量重铬酸钾在120℃的烘箱中烘烤2小时，然后称取0.2829g，溶解并稀释至1L，配制100mg/l六价铬溶液；取200ml于2L烧杯中稀释至2L，六价铬模拟废水浓度为10mg/l。
进一步添加废水体积3%的NaCl，维持电压为6V。
此外，还采用纳米催化电解法，持续5分钟。
本发明的另一目的在于提供一种纳米催化电解器。
本发明的优点和积极效果在于：本方法通过对纳米催化电解实验室含铬废水，其中六价铬的转化效率及规律进行分析，同时得到一种高效的铬废水处理方法。该工艺设备结构简单，由钛基纳米级贵金属氧化物涂层板、普通钛基板及电解槽电源组成。将纳米催化电解槽应用到含六价铬废水的处理中，应具有创造性。在处理含六价铬废水过程中，不需要添加额外的还原剂，就能将六价铬高效地转化为三价铬，对各种条件下的废水具有良好的适应性。所需电压较小（约6V），能耗小。
本发明分析了盐度对六价铬纳米催化电解效果的影响，在其他影响因素不变的情况下，盐度越高，六价铬转化率越高。
电压的变化会导致六价铬转化率的变化，电压越高，六价铬转化越快，转化率越高。
随着电解过程的进行，含铬废水pH值呈上升趋势，电解初始酸性的含铬废水时pH值会很快上升到接近中性，随后逐渐转为碱性。与碱性原液相比，酸性及接近中性的原液在电解过程中转化速度更快，在相同的电解时间内转化率更高。
附图的简要说明
图1为本发明实施例提供的一种实验室含六价铬废水纳米催化电解方法的流程图。
详细方法
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限制本发明。
含六价铬的实验室废水若不经处理直接排放，将成为高浓度的集中污染源，目前还缺乏简单有效的六价铬废水处理方法。
下面结合附图及具体实施例进一步描述本发明的应用原理。
本发明提供的实验室含六价铬废水的纳米催化电解方法，采用钛基纳米级贵金属氧化物涂层阳极，通电后能生成Cl·、H·、O·等化学活性较高的自由基，达到降低污染物浓度的目的。
如图1所示，本发明提供的实验室含六价铬废水纳米催化电解方法包括以下步骤：
s101：取六价铬模拟废水：取适量重铬酸钾在120℃烘箱中烘烤2小时，称取0.2829g，溶解并稀释至1L，配制100mg/l六价铬溶液；取200ml于2L烧杯中稀释至2L，六价铬模拟废水浓度为10mg/l。
S102、保持电压为6V，加入废水体积3%的NaCl。
s103：经纳米催化电解处理5分钟，六价铬转化率达100%。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实验室配制2L六价铬模拟废水（10mg/l），采用纳米催化电解处理不同时间，用分光光度法测定废水中六价铬和总铬浓度。分析在不同盐度、电解电压、初始pH条件下六价铬转化率的变化。见表1、2、3。
表1 不同盐度下六价铬纳米催化电解实验数据
表2 不同电解电压条件下六价铬纳米催化电解实验数据
表3 不同原料液初始pH条件下六价铬纳米催化电解实验数据
下面结合实验室纳米催化电解处理含六价铬废水的方法对本发明进一步说明。
实验仪器：纳米催化电解器电源（TPR-3030D，香港龙威仪器有限公司），纳米催化电解器（厦门博盈科技有限公司），纳米催化电解电极板尺寸：长×宽=25 cm×10 cm，板间距1.5 cm，紫外可见分光光度计（UV-5200，上海元熙仪器有限公司）。
下面结合操作过程对本发明作进一步的说明。
1、不同盐度条件下纳米催化电解六价铬的效果：
取适量重铬酸钾在120℃的烘箱中烘烤2小时，称取0.2829g，溶解并稀释至1L，配制100mg/l六价铬溶液，取200ml于2L烧杯中稀释至2L（浓度约为10mg/l），保持电压在5V，分别加入30g、60g，通过纳米催化电解处理不同的时间，测定废水中的六价铬、总铬浓度，计算六价铬转化率，结果如下：
表4 不同盐度条件下六价铬的转化效率
盐度越高，纳米催化电解六价铬的转化率越高，但加入的NaCl质量超过60g后，转化率并没有明显提高，因此可以选择60g作为综合方法。
2. 不同电压条件下纳米催化电解六价铬的效果
取适量重铬酸钾在120℃烘箱中烘烤2小时，称取0.2829g，溶解并稀释至1l，配制100mg/l六价铬溶液，取200ml于2l烧杯中稀释至2l（浓度约为10mg/l），加入3v、4v、6v电压下，采用纳米催化电解法进行不同的处理时间，测定废水中六价铬及总铬浓度，并计算六价铬转化率。结果如下：
表5 不同电压条件下六价铬的转化效率
电压越高，纳米催化电解六价铬的转化率越高。所用电压可综合考虑能耗和转化率来确定。
3. 不同电压条件下纳米催化电解六价铬的效果
取适量重铬酸钾在120℃的烘箱中烘烤2小时，称取0.2829g，溶解并稀释至1L，配制100mg/l的六价铬溶液，取200ml于2L烧杯中稀释至2L（浓度约为10mg/l），加入，搅拌均匀，分别调节溶液pH为4、6、7、8、10，维持电压在6V，通过纳米催化电解处理不同的时间，测定废水中的六价铬及总铬浓度，计算六价铬转化率，结果如下：
表6 不同初始pH条件下六价铬的转化效率
当溶液初始pH为中性或微酸性时，六价铬的转化率较高。还可以看出，pH为4、6、7时，转化率差别不大。在处理实际废水时，只要是中性或酸性，无需调节pH，直接进行纳米催化电解处理即可。
本发明的装置结构简单，由钛基纳米级贵金属氧化物涂层板、普通钛基板和电解槽电源组成。将纳米催化电解槽应用到含六价铬废水的处理中具有创造性。在处理含六价铬废水过程中，无需添加额外的还原剂，即可将六价铬高效转化为三价铬，对各种条件的废水适应性好。所需电压较小（约6V），能耗小。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特点：
技术摘要
本发明属于废水处理领域，公开了一种实验室六价铬废水纳米催化电解方法。该方法采用钛基纳米级贵金属氧化物涂层阳极，通电后产生化学活性极强的自由基，使六价铬转化为三价铬。本发明的装置由钛基纳米级贵金属氧化物涂层板、普通钛基板和直流电源组成。在废水中加入盐，保持一定的盐度，不需要额外添加化学试剂；能高效地将六价铬转化为三价铬，转化率达99.5%以上，对各种条件下的废水适应性好。所需电压小（约6V），能耗小。
技术研发人员：林建清； 陈立毅吴菁菁; 朱海波； 黄星星王庆彦
受保护技术用户：集美大学
技术开发日：2017.07.18
技术发布日期：2017.09.22