[发明专利]用于高价铬离子废水净化的石墨烯-毡电极点阵富集装置

说明书

本发明涉及一种用于高价铬离子废水净化的石墨烯‑毡电极点阵富集装置，端盖侧包括插拔式电极总线，插拔式电极总线连接至分支电极管，分支电极管穿透一蜂窝式框架到达横卧的石英介电管内，分支电极管放电体在蜂窝式框架内呈模块化的蜂窝状排布；极液侧包括竖直交替布置的富集电极与控制棒；控制棒由阳离子交换膜夹层构成，用于阻止金属离子在富集电极上富集，其位于滤液中的深度不同可调节金属离子在富集电极上富集的程度，所有控制棒构成控制棒系统；端盖侧与集液侧采用蜂窝式框架隔开；各控制棒顶部设有螺纹调节端，卧式箱体顶部设置机械手臂，用于调节控制棒系统中各控制棒插入滤液的深度，进而调节富集电极对金属离子的富集强度。

技术领域

本发明涉及一种废水回收高价铬富集电化学装置，具体涉及一种用于高价铬离子废水净化的石墨烯-毡电极点阵富集装置。

背景技术

铬污染指铬及其化合物在环境中所造成的污染。高价铬是一种致癌物质，来源主要是工业含铬废气和废水的排放。工业废水中的铬主要是六价化合物，常以铬酸根离子存在。煤和石油燃烧的废气中，含有颗粒态铬。铬在环境中经迁移转化为不同价态的铬。例如水体中三价铬可吸附在固体物质上而存在于沉积物(底泥)中；六价铬则多溶于水中，比较稳定；但在厌氧条件下可还原为三价铬。三价铬的盐类可在中性或弱碱性溶液中水解，生成不溶于水的氢氧化铬而沉入水底。环境中的三价铬与六价铬可相互转化，所以近来倾向于用铬的总含量，而不是根据六价铬含量来规定水质标准。三价铬和六价铬对人体健康都有害。六砎铬的毒性比三价铬约高100倍，是强致突变物质，可诱发肺癌和鼻咽癌。三价铬有致畸作用。生产金属铬和铬盐过程中产生的固体废渣——铬渣，已成为铬污染的重要环境污染问题。中国规定生活饮用水标准六价铬浓度应低于0.05mg/L。地表水中铬的最高容许浓度为0.5mg/L(三价铬)和0.05mg/L(六价铬)，工业废水中六价铬及其化合物最高容许排放标推为0.5mg/L(按六价铬计)。工业部门排放的废水，是环境中铬的人为来源。工业废水中的铬主要是三价化合物。由于排放到自然环境中的三价铬有可能会转变成毒性更强的六价铬，所以对污染物排放有严格的指标控制标准。

目前含铬污水处理方法主要有药剂还原沉淀法、SO2还原法、铁屑铁粉处理法等。铬渣是在金属铬生产过程中排出的废渣，主要是重铬酸钠。铬渣大多呈粉末状，有黄、黑、赭等颜色；渣中含有镁、钙、硅、铁、铝和没有反应的三氧化二铬。

还原沉淀法是应用较为广泛的含铬废水处理方法。基本原理是在酸性条件下向废水中加入还原剂，将Cr⁶⁺还原成Cr³⁺，然后再加入石灰或氢氧化钠，使其在碱性条件下生成氢氧化铬沉淀，从而去除铬离子。可作为还原剂的有：SO₂、FeSO₄、Na₂SO₃、NaHSO₃、Fe等。但用于轻质废水去除铬离子不合适，存在试剂投量大，能耗较高，不能单独回收有用金属，处理成本较高的缺点。离子交换法是借助于离子交换剂上的离子和水中的离子进行交换反应除去水中有害离子。在水处理中广泛使用的是离子交换树脂。对含铬废水先调pH值，沉淀一部分Cr³⁺后再行处理。将废水通过H型阳离子交换树脂层，使废水中的阳离子交换成H⁺而变成相应的酸，然后再通过OH型阴离子交换成OH^-，与留下的H⁺结合生成水。吸附饱和后的离子交换树脂，用NaOH进行再生。但工艺较为复杂，且使用的树脂不同，工艺也不同；一次投资较大，占地面积大，运行费用高，材料成本高，因此对于水量很大的工业废水，该法在经济性上不适用。