一种可溶性镁铝电极及利用该电极的重金属废水处理方法

摘要

本发明公开了一种可溶性镁铝电极及利用该电极的重金属废水处理方法，该可溶性镁铝电极采用以下方法制备而成：将80～90重量份的铝和10～20重量份的镁在900～1000℃下熔化成铝镁混合液体，再加入0.2～1重量份的镧并混合均匀，然后放入铸造模具中铸造成电极板即可。采用该可溶性镁铝电极作为电极板，并采用输出电压为DC200～500V且输出电流为50～120A的电源作为所述电极板的供电源，对pH值为3～7的重金属废水进行电絮凝处理，然后对电絮凝处理后的出水进行絮凝沉淀，从而得到净化后出水。本发明不仅能够有效防止电极板发生钝化，提高了电极板的活性，而且显著降低了电能损耗，提升了废水处理效果。

说明书

技术领域

本发明涉及重金属废水处理领域，尤其涉及一种可溶性镁铝电极及利用该电极的重金属废水处理方法。

背景技术

目前，常用的重金属废水处理方法主要是石灰中和法，但该方法会产生大量废渣，存在着二次污染问题。高压低流电化学法是近几年发展起来的废水处理方法；该方法突破了传统的低电压高电流电解法，而是采用高电压、低电流，并借助高电压作用产生电化学反应，把电能转化为化学能，耗电少，十分适合用于重金属废水处理。

在现有技术中，高压低流电化学法所使用的电极板大多是普通铝电极或铁电极，但这种电极板容易发生钝化而降低活性，这不仅会降低废水处理效果，而且会增加电能损耗。此外，为了使重金属废水的处理满足越来越严格的国家环保标准，需要在废水处理过程中大大增加铝絮体、铁絮体的产生量，这就导致电极消耗速度极快，大大增加了处理成本。

发明内容

为了解决现有电极板容易发生钝化、电能损耗大及废水处理效果不稳定等技术问题，本发明提供了一种可溶性镁铝电极及利用该电极的重金属废水处理方法，不仅能够有效防止电极板发生钝化，提高了电极板的活性，而且显著降低了电能损耗，提升了对废水的净化效果。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种可溶性镁铝电极，采用以下方法制备而成：将80～90重量份的铝和10～20重量份的镁在900～1000℃下熔化成铝镁混合液体，再加入0.2～1重量份的镧并混合均匀，然后放入铸造模具中进行铸造，从而制得掺杂镧的复合可溶性镁铝电极。

一种重金属废水处理方法，其特征在于，采用上述技术方案中所述的掺杂镧的复合可溶性镁铝电极作为电极板，并采用输出电压为DC200～500V且输出电流为50～120A的电源作为所述电极板的供电源，对pH值为3～7的重金属废水进行电絮凝处理，然后对电絮凝处理后的出水进行絮凝沉淀，从而得到净化后出水。

优选地，在电絮凝处理中，电源控制电流密度为8～20mA/cm²、电极板间距为1～3cm、电絮凝反应时间为5～15分钟、倒极周期为15～90分钟，而电絮凝处理后的出水的pH值为6～9。

优选地，所述的对电絮凝处理后的出水进行絮凝沉淀包括：按照每吨所述电絮凝处理后的出水使用0.5～2g絮凝剂的比例，向所述电絮凝处理后的出水中加入絮凝剂，并反应10～15分钟，然后沉淀2～4小时；其中，所述的絮凝剂采用质量浓度为0.05～0.1％聚丙烯酰胺溶液。

优选地，采用纯碱或硫酸对待处理重金属废水的pH值进行调整，然后对pH值为3～7的重金属废水进行电絮凝处理。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所提供的重金属废水处理方法采用掺杂镧的复合可溶性镁铝电极作为高压低流电化学法所使用的电极板，并且利用DC200～500V的高电压和50～120A的低电流在高压低流电化学反应中所带来的氧化还原、絮凝和气浮作用对pH值为3～7的重金属废水进行电絮凝处理，这不仅能够有效防止电极板发生钝化，提高电极板的活性，而且能够显著降低电能损耗，高效去除重金属离子，提升废水处理效果，使处理后的净化出水能够稳定的达到本行业的废水排放标准，因此本发明所提供的重金属废水处理方法可以实现在重金属废水治理领域的大规模推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例所提供的重金属废水处理方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

(一)可溶性镁铝电极

一种可溶性镁铝电极，采用以下方法制备而成：将80～90重量份的铝和10～20重量份的镁在900～1000℃下熔化成铝镁混合液体，再加入0.2～1重量份的镧并混合均匀(例如：可以通过快速搅拌10分钟来使混合均匀)，然后放入铸造模具中进行铸造，从而制得掺杂镧的复合可溶性镁铝电极。

(二)重金属废水处理方法

如图1所示，一种重金属废水处理方法，采用上述技术方案所述掺杂镧的复合可溶性镁铝电极作为电极板，并采用输出电压为DC200～500V(即高电压)且输出电流为50～120A(即低电流)的电源作为所述电极板的供电源，对pH值为3～7的重金属废水进行电絮凝处理，然后对电絮凝处理后的出水进行絮凝沉淀，从而即可得到净化后出水；该净化后出水能够稳定地达到本行业的废水排放标准。

具体地，该重金属废水处理方法各环节可以采用以下实施方案：

(1)如果待处理的重金属废水的pH值不在3～7范围内，那么可以先采用纯碱或硫酸对待处理的重金属废水的pH值进行调整，使待处理的重金属废水的pH值为3～7，然后再对pH值为3～7的重金属废水进行电絮凝处理。

(2)在电絮凝处理中，电源控制电流密度为8～20mA/cm²、电极板间距为1～3cm、电絮凝反应时间为5～15分钟、倒极周期为15～90分钟，而电絮凝处理后的出水的pH值为6～9。在实际应用中，如果电絮凝处理后的出水的pH值不在6～9范围内，那么可以采用纯碱或硫酸对其pH值进行调节，使电絮凝处理后的出水的pH值为6～9。电絮凝处理可以在现有技术中的高压低流电化学反应釜或高压低流电化学反应槽中进行。

(3)所述的对电絮凝处理后的出水进行絮凝沉淀包括：按照每吨所述电絮凝处理后的出水使用0.5～2g絮凝剂的比例，向所述电絮凝处理后的出水中加入絮凝剂，并反应10～15分钟，然后沉淀2～4小时；其中，所述的絮凝剂采用质量浓度为0.05～0.1％聚丙烯酰胺溶液。

(4)与普通铝电极相比，所述掺杂镧的复合可溶性镁铝电极能够大大提高对重金属的吸附性能，因此可以大幅降低电絮凝处理中电极板的消耗速度，节约成本。

与现有的重金属废水处理方法相比，本发明所提供的重金属废水处理方法采用掺杂镧的复合可溶性镁铝电极作为高压低流电化学法所使用的电极板，并且利用DC200～500V的高电压和50～120A的低电流在高压低流电化学反应中所带来的氧化还原、絮凝和气浮作用对pH值为3～7的重金属废水进行电絮凝处理，这不仅能够有效防止电极板发生钝化，提高电极板的活性，而且能够显著降低电能损耗，高效去除重金属离子，提升废水处理效果，使处理后的净化出水能够稳定的达到本行业的废水排放标准，因此本发明所提供的重金属废水处理方法可以实现在重金属废水治理领域的大规模推广应用。此外，本发明所提供的重金属废水处理方法对废水中的氟、砷也有不错的处理效果。

为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的可溶性镁铝电极及利用该电极的重金属废水处理方法进行详细描述。

实施例1

一种可溶性镁铝电极，采用以下方法制备而成：将80重量份的铝和19重量份的镁在950℃下熔化成铝镁混合液体，再加入1重量份的镧，快速搅拌10分钟，然后放入铸造模具中铸造成电极板，从而即可制得掺杂镧的复合可溶性镁铝电极。

实施例2

如图1所示，一种重金属废水处理方法，包括以下步骤：

步骤A、采用纯碱或硫酸将重金属废水的pH值调整到3～7。

步骤B、采用本发明实施例1中制得的掺杂镧的复合可溶性镁铝电极作为高压低流电化学反应装置的电极板，并采用输出电压为DC400V(即高电压)且输出电流为100A(即低电流)的电源作为所述电极板的供电源，对pH值为3～7的重金属废水进行电絮凝处理，然后对电絮凝处理后的出水进行絮凝沉淀，从而即可稳定地得到符合本行业废水排放标准的净化后出水。

具体地，在电絮凝处理中、电源控制电流密度为10mA/cm²、电极板间距为2cm、电絮凝反应时间为10分钟、阴阳倒极周期为20分钟。

综上可见，本发明实施例不仅能够有效防止电极板发生钝化，提高了电极板的活性，而且显著降低了电能损耗，提升了废水处理效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。