处理含镍废水电化学处理系统和方法
申请日期2015.03.23
公开（公告）日期2015年6月24日
IPC分类号C02F1/461； C02F1/467； C25C7/00； C25C1/08； C02F1/62
概括
本发明公开了一种处理含镍废水的电化学处理系统及电化学处理方法。 阳极采用形状稳定的阳极，阳极室和阴极室由阳离子交换膜隔开。 形状稳定阳极的氧化导致含镍废水中络合的镍离子解络并释放游离镍离子。 并穿过阳离子交换膜进入阴极室被还原成单质镍。 本发明的电化学处理系统及方法可以处理络合的镍离子，同时对含镍废水中的有机污染物也有一定的去除效果。 该工艺简单、高效、节能、环保。
摘要与图画
索赔
1、一种处理含镍废水的电化学处理系统，包括：
一种隔膜电解反应器，包括：阳极室和置于其中的阳极，所述阳极为形状稳定阳极； 阴极室和置于其中的阴极； 分隔阳极室和阴极室的阳离子交换膜；
阴极电解液循环水箱与阴极室的进出口循环连通。
2.根据权利要求1所述的电化学处理系统，其中，所述形状稳定阳极是指在Ti、Zr等金属基材上沉积一层选自SnO2、IrO2、RuO2的微米或亚微米级的层。 、Ta、Nb等，PbO2中一层或多层金属氧化膜制备的稳定电极。
3、一种处理含镍废水的电化学方法。 含镍废水含有游离镍离子和络合镍离子。 该方法采用权利要求1所述的电化学处理系统，该方法包括以下步骤：
含镍废水流入隔膜电解反应器的阳极室，络合的镍离子在形状稳定的阳极的氧化作用下解络，释放出游离的镍离子并与原来的游离离子相互作用。 镍离子在电场作用下穿过阳离子交换膜进入阴极室，在阴极发生电沉积，生成单质镍； 阳极室出水直接作为处理后废水排放或循环回阳极室循环处理后作为处理后废水排放。
4.根据权利要求3所述的电化学方法，其特征在于，所述阴极电解液为硫酸镍或氯化镍溶液，仅在所述方法刚开始时添加至所述阴极电解液循环水箱中。 然后停止加入。
5.根据权利要求3所述的电化学方法，其中所述络合镍离子包括其配体为有机酸或有机酸根、CN-、SCN-、EDTA、氨或胺的络合镍离子。 。
手动的
一种处理含镍废水的电化学处理系统及电化学方法
技术领域
本发明属于工业废水处理领域。
背景技术
工业中产生大量的含镍废水，其中镍主要以镍离子的形式存在，主要分为游离镍离子和络合镍离子两类。 络合的镍离子主要是Ni2+和各种有机酸或有机酸根。 由CN-、SCN-、EDTA物质、氨或胺物质形成的络合物。 鉴于镍离子的毒性，含镍废水需要经过处理后才能排放。
现有的含镍废水处理方法有沉淀法、离子交换法、电沉积法等。其中沉淀法是添加碱或碳酸盐，使镍离子沉淀成氢氧化镍或碳酸镍，产生大量的污泥沉淀，而为了从沉淀产物中回收金属镍，需要繁琐的后续过程。 离子交换法只能处理游离镍离子，对络合镍离子无能为力。 而且含镍废水中的其他有机污染物常常会堵塞离子交换膜或离子交换树脂，需要经常停机清洗。 电沉积法也难以处理络合的镍离子。 由于络合镍离子中配体的络合作用很强，镍离子本身很难接受电子进行还原，更不用说一些络合镍离子，如Ni(CN)。 4-或Ni(SCN)4-，已变成阴离子，在电场作用下无法到达阴极，更不能被还原。 此外，有机污染物污泥常常沉积在阴极上，导致阴极电流效率降低。
因此，该领域迫切需要一种能够处理含有络合镍离子的含镍废水的处理系统和处理方法。
发明内容
本发明的第一方面提供了一种用于处理含镍废水的电化学处理系统，包括：
一种隔膜电解反应器，包括：阳极室和置于其中的阳极，所述阳极为形状稳定阳极； 阴极室和置于其中的阴极； 分隔阳极室和阴极室的阳离子交换膜；
阴极电解液循环水箱与阴极室的进出口循环连通。
在本发明的第一方面的优选实施例中，形状稳定的阳极是钛基氧化钌铱电极。
本发明的第二方面提供了一种处理含镍废水的电化学方法。 其中，含镍废水含有游离镍离子和络合镍离子。 该方法采用本发明第一方面所述的电化学处理系统，该方法包括以下步骤：
含镍废水流入隔膜电解反应器的阳极室，络合的镍离子在形状稳定的阳极的氧化作用下解络，释放出游离的镍离子并与原来的游离离子相互作用。 镍离子在电场作用下穿过阳离子交换膜进入阴极室，在阴极发生电沉积，生成单质镍； 阳极室出水直接作为处理后废水排放或循环回阳极室循环处理后作为处理后废水排放。 对于工业应用，为了减小阳极室的体积，常常需要将阳极室的流出物再循环回阳极室。 经过一段时间，废水中镍离子浓度下降至排放标准后排放。
在本发明第二方面的一个优选实施例中，所述阴极电解液为硫酸镍或氯化镍溶液，仅在所述方法刚开始时添加至所述阴极电解液循环水箱中。 停止加入。 优选地，硫酸镍或氯化镍的初始浓度较高。 这样可以在启动过程中保持阴极室中阴极电解液中较高的镍离子浓度，有利于提高阴极的电流效率。 废水中的游离镍离子在电场作用下不断迁移到阴极室后，即可切断阴极室与阴极电解液循环槽之间的循环。 仅靠上述游离镍离子的有效迁移即可维持正常的阴极电流。
在本发明的第二方面中，络合镍离子包括其配体为有机酸或有机酸根、CN-、SCN-、氨或胺配体的络合镍离子。
本发明电化学处理系统的工作过程如下：
含镍废水进入隔膜电解反应器阳极室后，由于形状稳定的阳极本身作为阳极具有较高的析氧电位，可以在电极表面发生氧化，在其表面电解出新生态氧它还具有很强的氧化作用，因此可以氧化分解络合的镍离子中的配体，从而释放出游离的镍离子。 这个过程可以称为解复杂化。 释放出的游离镍离子与废水中原有的镍离子以及一些可能存在的氢离子一起，在电场的作用下穿过阳离子交换膜，到达阴极室，在阴极上发生还原反应，形成单一物质。 镍，完成镍的回收利用。 阳离子交换膜只允许游离的镍离子和氢离子通过，不允许络合的镍离子通过。 它还不允许其他有机污染物通过，例如含镍废水中常见的光亮剂、清洁剂和其他有机添加剂。 降解产物等被阳离子交换膜阻挡并保留在阳极室中。 在阳极本身和新生态氧的氧化作用下，它们被分解成更小的无害物质。 由于这些有机污染物不进入阴极室，因此防止它们沉积在阴极表面形成污泥，确保阴极清洁且不降低阴极电沉积效率。
本发明对阳离子交换膜的材质没有特殊要求。 可以使用一般的工业阳离子交换膜，这些阳离子交换膜对废水中的有机污染物有足够的阻隔作用。
本发明的优点如下：
1.形状稳定的阳极可以解络络合的镍离子。 因此，无需额外添加解络剂即可有效处理络合的镍离子，大大提高含镍废水的镍回收率。 工艺流程更加简单、高效、节能、环保。
2、形状稳定的阳极还可以氧化降解含镍废水中的其他有机污染物。
3、阳离子交换膜的存在，阻止了有机污染物进入阴极室，有利于保持阴极表面清洁，保持高电流效率。
4、由于阴极室中的镍离子不断通过电沉积还原成单质镍，因此阴极和阳极之间存在镍离子的浓度差。 阳离子交换膜的存在也增大了这种浓度差。 因此，除了正常的电场驱动力外，还增加了阳极室中镍离子向阴极室迁移的驱动力，从而省去了传统电渗析或膜分离预浓缩含镍废水的步骤。