申請(qǐng)日2015.09.09

　　公開(kāi)(公告)日2015.11.11

　　IPC分類(lèi)號(hào)C02F9/06; C02F1/461

　　摘要

　　一種多孔石墨電極在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用方法，采用電化學(xué)法對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行處理，所述方法采用多孔石墨電極作為電解的電極，該多孔石墨電極為立方體，由石墨粉和粘結(jié)劑燒結(jié)而成，其內(nèi)部設(shè)有形成蜂窩狀孔隙的若干通孔。本發(fā)明減少了采用鐵或鋁電極而造成廢水中鐵或鋁離子量的增加，同時(shí)也避免了活性炭電極產(chǎn)生的有機(jī)污染物吸附的問(wèn)題，以及電解過(guò)程中由于產(chǎn)生大量氧而導(dǎo)致的金屬電極鈍化問(wèn)題，同時(shí)由于多孔石墨電極的不溶解性而達(dá)到了電極無(wú)損耗的有益效果，從而提高了電化學(xué)法處理工業(yè)廢水的總體功效，減少了二次污染，降低了成本，并為進(jìn)一步應(yīng)用反滲透法進(jìn)行中水回用處理創(chuàng)造了良好的條件，本發(fā)明在高頻高壓脈沖電化學(xué)法工業(yè)廢水處理領(lǐng)域中具有巨大的應(yīng)用前景。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書(shū)

　　1.一種多孔石墨電極在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用方法，采用電化學(xué)法對(duì)工業(yè)廢水進(jìn) 行處理，其特征在于：所述方法采用多孔石墨電極作為電解的電極，該多孔石墨電極 為立方體，由石墨粉和粘結(jié)劑燒結(jié)而成，其內(nèi)部設(shè)有形成蜂窩狀孔隙的若干通孔。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔石墨電極在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用方法，其特征在 于：所述的多孔石墨電極含有納米碳。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多孔石墨電極在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用方法，其特征在 于：所述的納米碳占所述多孔石墨電極的質(zhì)量比為5%。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多孔石墨電極在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用方法，其特 征在于：所述方法的具體工藝步驟如下：

　　(1)在電化學(xué)電解槽中將多個(gè)所述多孔石墨電極疊加以構(gòu)成電解電極，疊加時(shí)各 多孔石墨電極的立方體上的通孔互相貫通或互相交錯(cuò);

　　(2)在PH調(diào)節(jié)池中，根據(jù)工業(yè)廢水中所含金屬離子和有機(jī)污染物成分的不同和 濃度的不同，調(diào)節(jié)工業(yè)廢水的PH值;

　　(3)將經(jīng)過(guò)PH調(diào)節(jié)的工業(yè)廢水注入電化學(xué)電解槽，采用工業(yè)廢水處理電源對(duì)工 業(yè)廢水通電進(jìn)行電解;

　　(4)電解后的工業(yè)廢水進(jìn)入PH調(diào)節(jié)池，根據(jù)各種工業(yè)廢水的不同要求將電解后 的工業(yè)廢水的PH值調(diào)節(jié)到8-12;

　　(5)在經(jīng)PH調(diào)節(jié)后的工業(yè)廢水中加入絮凝劑，加速產(chǎn)生沉淀并去除沉淀物;

　　(6)去除沉淀物后的上清水經(jīng)過(guò)濾后進(jìn)行下一工藝的再處理或直接排放。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多孔石墨電極在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用方法，其特征在 于：所述的步驟(2)中，將工業(yè)廢水的PH值調(diào)節(jié)至2-12。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多孔石墨電極在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用方法，其特征在 于：所述的步驟(3)中，電解所需的電壓、電流和時(shí)間根據(jù)工業(yè)廢水中所含金屬離子 和有機(jī)污染物的成分和濃度而定。

　　說(shuō)明書(shū)

　　多孔石墨電極在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及工業(yè)廢水的處理，特別涉及一種多孔石墨電極在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用方法，屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　高頻高壓脈沖電絮凝工業(yè)廢水處理技術(shù)最早產(chǎn)生于美國(guó)，主要應(yīng)用于船體污泥和含油廢水的治理，經(jīng)過(guò)改進(jìn)及提高后又被應(yīng)用于冶煉廠、電鍍廠等金屬離子污染廢水的無(wú)害化處理，目前國(guó)內(nèi)已在工業(yè)廢水處理領(lǐng)域中開(kāi)始應(yīng)用高頻高壓脈沖電絮凝技術(shù)�，F(xiàn)有高頻高壓脈沖電絮凝技術(shù)中的導(dǎo)電電極的材料采用的均是金屬鐵或鋁，雖然鐵或鋁質(zhì)電極具有取材方便、強(qiáng)度高、導(dǎo)電性好等優(yōu)點(diǎn)，且在電解過(guò)程中能夠產(chǎn)生二價(jià)鐵或鋁的絮狀物有助于更好的絮凝沉淀，但是也存在有其不可克服的缺點(diǎn)：

　　1、鐵或鋁的金屬電極在電解過(guò)程中會(huì)發(fā)生溶解，尤其當(dāng)需要高電壓還原某些離子的時(shí)候，高頻高壓會(huì)更劇烈更快速地溶解金屬電極，在電解液中產(chǎn)生鐵或鋁的氧化物。為了除去這些金屬氧化物，就要添加堿性物質(zhì)以便產(chǎn)生堿性金屬，使其在電解液中生成金屬的氫氧化物沉淀，這樣就造成了大量的化學(xué)沉淀物俗稱(chēng)污泥，使廢水處理過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物增加，導(dǎo)致水處理過(guò)程中的二次污染。

　　2、在高頻高壓脈沖的電絮凝電解過(guò)程中，由于電解過(guò)程中陽(yáng)極表面上大量氧的產(chǎn)生使鐵或鋁的金屬電極很易發(fā)生表面鈍化，造成進(jìn)一步電解效率的降低，從而影響廢水處理的效果。

　　3、當(dāng)工業(yè)廢水中有害成分被處理完后，水中會(huì)殘留有一定量的鐵或鋁離子，給進(jìn)一步采用反滲透法對(duì)中水回用處理帶來(lái)了較大的困難。

　　4、電絮凝電解過(guò)程中鐵或鋁金屬的溶解造成了電極金屬材料的大量消耗，從而使金屬電極的損耗率很高，也就大大增加了電極的使用成本。

　　為了克服工業(yè)廢水處理中使用鐵或鋁等金屬電極的不足，已出現(xiàn)有應(yīng)用純活性炭制作的碳電極進(jìn)行工業(yè)廢水處理的例子，然而由于活性炭的吸附能力過(guò)強(qiáng)，活性炭電極在廢水處理過(guò)程中會(huì)吸附大量處理過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)污染物，久而久之堵塞活性炭?jī)?nèi)的多孔結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致活性炭電極導(dǎo)電性能的下降，從而大大降低污水處理的效果。

　　石墨粉質(zhì)軟，黑灰色，有油膩感，硬度為1～2，比重為1.9～2.3;在隔絕氧氣的條件下，其熔點(diǎn)在3000℃以上，是最耐高溫的礦物之一;不同高溫下能夠與氧反應(yīng)，生成二氧化碳或一氧化碳;在鹵素中只有氟能與單質(zhì)碳直接反應(yīng);在加熱條件下，石墨粉較易被酸氧化，在高溫下，石墨粉還能與許多金屬反應(yīng)，生成金屬碳化物，可以用于冶煉金屬。石墨的主要性能如下：

　　導(dǎo)電性：石墨的導(dǎo)電性比一般非金屬高一百倍。

　　導(dǎo)熱性：超過(guò)鋼、鐵、鉛等金屬材料，導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而降低，甚至在極高的溫度下石墨成絕熱體。

　　化學(xué)穩(wěn)定性：石墨在常溫下有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，能耐酸、耐堿和耐有機(jī)溶劑的腐蝕。

　　可塑性：石墨的韌性好，可粘結(jié)成很薄的薄片。

　　由于石墨粉具有以上的各種性能，因而在電氣工業(yè)上廣泛用作制造電刷、碳棒、碳管、水銀整流器的正極、石墨墊圈、電話零件以及顯像管的涂層等。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有高頻高壓脈沖電絮凝工業(yè)廢水處理方法中使用金屬電極或純活性炭電極的不足，提供多孔石墨電極在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用方法，采用由石墨粉和粘結(jié)劑構(gòu)成的多孔石墨作為電解電極，通過(guò)高頻高壓脈沖電化學(xué)法對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行處理，達(dá)到減少電解過(guò)程中再次產(chǎn)生金屬離子廢棄物、避免電極鈍化、降低電極損耗以及杜絕電極本身吸附效應(yīng)的效果，從而提高工業(yè)廢水的處理能力，減少二次污染，降低電極的使用成本，并且為進(jìn)一步反滲透法的中水回用處理創(chuàng)造條件。

　　本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案如下：

　　一種多孔石墨電極在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用方法，采用電化學(xué)法對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行處理，其特征在于：所述方法采用多孔石墨電極作為電解的電極，該多孔石墨電極為立方體，由石墨粉和粘結(jié)劑燒結(jié)而成，其內(nèi)部設(shè)有形成蜂窩狀孔隙的若干通孔。

　　作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述的多孔石墨電極含有納米碳。

　　作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述的納米碳占所述多孔石墨電極的質(zhì)量比為5%。

　　作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述方法的具體工藝步驟如下：

　　(1)在電化學(xué)電解槽中將多個(gè)所述多孔石墨電極疊加以構(gòu)成電解電極，疊加時(shí)各多孔石墨電極的立方體上的通孔互相貫通或互相交錯(cuò);

　　(2)在PH調(diào)節(jié)池中，根據(jù)工業(yè)廢水中所含金屬離子和有機(jī)污染物成分的不同和濃度的不同，調(diào)節(jié)工業(yè)廢水的PH值;

　　(3)將經(jīng)過(guò)PH調(diào)節(jié)的工業(yè)廢水注入電化學(xué)電解槽，采用工業(yè)廢水處理電源對(duì)工業(yè)廢水通電進(jìn)行電解;

　　(4)電解后的工業(yè)廢水進(jìn)入PH調(diào)節(jié)池，根據(jù)各種工業(yè)廢水的不同要求將電解后的工業(yè)廢水的PH值調(diào)節(jié)到8-12;

　　(5)在經(jīng)PH調(diào)節(jié)后的工業(yè)廢水中加入絮凝劑，加速產(chǎn)生沉淀并去除沉淀物;

　　(6)去除沉淀物后的上清水經(jīng)過(guò)濾后進(jìn)行下一工藝的再處理或直接排放。

　　作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述的步驟(2)中，將工業(yè)廢水的PH值調(diào)節(jié)至2-12。

　　作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述的步驟(3)中，電解所需的電壓、電流和時(shí)間根據(jù)工業(yè)廢水中所含金屬離子和有機(jī)污染物的成分和濃度而定。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明改變了使用金屬和活性炭作為電解電極的現(xiàn)有做法，采用了成分為多孔石墨的電極作為高頻高壓脈沖電解過(guò)程中電源的導(dǎo)電電極，達(dá)到了如下有益效果：

　　1、避免了水質(zhì)的二次污染——由于多孔石墨電極的材質(zhì)是非金屬而不是鐵或者鋁等金屬，因而不會(huì)在電解過(guò)程中發(fā)生溶解，產(chǎn)生金屬的氫氧化物，從而導(dǎo)致大量的化學(xué)污泥產(chǎn)生，因此在廢水處理過(guò)程中多孔石墨電極不會(huì)增加任何污染物，也不會(huì)發(fā)生水質(zhì)的二次污染。

　　2、防止電極鈍化，提高電解效率——由于多孔石墨電極在電解氧化過(guò)程中自身不參與溶解反應(yīng)，因此在高頻高壓脈沖的電化學(xué)電解過(guò)程中，工業(yè)廢水被電解而在正電極表面析出的大量氧氣不會(huì)使多孔石墨電極表面產(chǎn)生氧化層而導(dǎo)致電極鈍化，因而不會(huì)影響多孔石墨電極的導(dǎo)電活性，更有利于工業(yè)廢水中的金屬離子直接得到電子還原或者絡(luò)合物在堿性條件下得到大量羥基極性基被充分降解(金屬離子易于形成金屬氫氧化物沉淀)，從而大大提高了廢水處理過(guò)程中的電解效率，使本發(fā)明所述工藝方法的使用范圍更寬泛，更有利于適應(yīng)各種不同污染物的氧化還原的需要以及高濃度有機(jī)污染物被降解的需要。

　　3、有利于工業(yè)廢水進(jìn)行中水回用處理——由于電極不是鐵或鋁，所以大大減少了經(jīng)處理后水中殘存的鐵或鋁離子的含量，因此使工業(yè)廢水能夠較容易進(jìn)入反滲透系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步中水回用處理。

　　4、使用成本低廉——多孔石墨電極由于不發(fā)生電極表面的氧化溶解，所以不會(huì)產(chǎn)生消耗，因此降低了電極的使用成本，提高了電極的性?xún)r(jià)比。

　　5、提高了污水處理的效果——由于多孔石墨電極沒(méi)有活性碳電極具有的吸附作用，杜絕了電極本身的吸附效應(yīng)，避免了電極導(dǎo)電性能的下降，大大提高了污水處理的效果，同時(shí)延長(zhǎng)了電極的使用壽命。

　　6、降低了耗電量——加入納米碳粉的石墨電極的電阻有明顯的變化，不含納米碳粉的多孔石墨電極的電阻為20-60歐姆/10cm長(zhǎng)度，加入納米碳粉的多孔石墨電極的電阻可以減小到5-20歐姆/10cm長(zhǎng)度，因此含納米碳粉的多孔石墨電極能夠明顯降低水處理的耗電量，降低了水處理的成本。