专利名称：一种电解处理含锌电镀废水并回收锌的方法
技术领域：
本发明涉及含重金属离子电镀废水的处理领域，特别是一种电解处理含锌电镀废
水并回收锌的方法。
背景技术：
含重金属离子的工业废水排放到环境中不能被降解、易积累，危害很大。重金属 污染基本上都是通过废水排放造成的，所以废水治理技术应向循环用水和金属回收方向发 展。治理含重金属离子废水的方法分为三类第一类是使废水中重金属离子通过发生化学 反应除去的方法，具体方法有中和沉淀法、硫化物沉淀法、化学还原法、电化学还原法、铁氧 体共沉淀法等；第二类是使废水中的重金属离子在不改变其化学形态条件下进行吸附、浓 縮和分离的方法，具体有沸石吸附、膨润土吸附、溶剂萃取法、离子交换法；第三类是借助微 生物或植物的吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法，具体方法有生物絮凝法、 生物吸附法、植物整治法等。 目前，含锌废水处理一般分为化学沉淀法(带沉淀物处置)、离子交换法和萃取 法。 化学沉淀法。化学沉淀法中以中和沉淀法应用最广泛，但由于氢氧化锌为两性物 质，在pH < 9或pH > 11时，氢氧化锌均会发生溶解，处理效果不稳定。同时用氢氧化物沉 淀法处理各类工业含锌废水并不单是去除锌，当废水中同时存在铬酸盐时，在沉淀锌前必 须预先还原铬酸盐。而且沉淀法中若用石灰作调节剂，含高浓度硫酸盐的废水会出现硫酸 牵丐的共沉淀问题。且氢氧化锌沉淀颗粒细小，难以从水中去除，从而导致化学沉淀法去除率 较低，同时存在二次污染的问题。 离子交换法。离子交换回收方法，可作为深度处理以获得高质量的出水或用于水 的回收和利用，离子交换法的不足之处是许多阳离子交换树脂对常见的二价离子如&2+和 Mg2+的吸附比Zn2+更强。将酸性废水引入钠型离子交换柱，碱性废水引入氢型离子交换柱， 当出水达到控制指标时，酸性水引入氢型离子交换柱，碱性水引入钠型离子交换柱，继续运 转。交换使用多次后，树脂交换性能明显下降时，需对树脂进行再生。利用循环再生法，氢离 子和钠离子均要使离子交换树脂的去除锌的容量有所损失。当上述二种离子的总量为15g/ L时，会使树脂除锌容量降低50%。且离子交换树脂容量小，处理成本较高。
萃取法。在萃取法中，现在比较推荐的是乳状液膜法，该方法包括制乳、液膜萃取 以及破乳等三个过程。该技术要求这三个过程必须相互协调，才能达到稳定操作状态，因此 设备及自动化要求程度较强，管理成本高昂，难以推广应用。 综上所述，现有的处理含锌离子电镀废水的技术存在着工艺复杂、不易控制、具二 次污染、去除率低等不足之处。
发明内容
本发明的目的是针对现有的处理含锌离子电镀废水的技术所存在的工艺复杂、不易控制、二次污染、去除率低的不足之处，提供一种工艺简单、易控制、无二次污染、去除率
高、所沉积的金属锌可回收利用的电解处理含锌电镀废水并回收锌的方法。
本发明所采用的技术方案是通过如下方式完成的一种电解处理含锌电镀废水并
回收锌的方法，电解处理含锌电镀废水是通过电解处理含锌电镀废水装置进行的，电解处
理含锌电镀废水装置包括电解槽和电解液搅拌装置，电解槽采用玻璃电解槽，阳极采用钛
基铂电极，阴极采用锌电极或石墨电极，阳极与阴极按单极并联方式交错布置，在电解槽顶
部设有排气口和进料口 ，在进料口上设有阀门，在电解槽内设有pH计，在电解槽底部设有
出料口，在出料口上设有阀门；电解液搅拌装置由pH调节槽、搅拌器、输液管一、循环泵、输
液管二、输液管三组成，循环泵分别与输液管一和输液管二的一端相接，输液管一一段设在
电解槽内的阳极与阴极的下方，位于阳极下方的输液管一上开有出液孔，输液管二的另一
端与pH调节槽的底部出液口相接，输液管三的一端与pH调节槽的进液口相接，输液管三的
另一端与电解槽的高液位处的出液口相接，在输液管三上设有节流阀。
电解处理含锌电镀废水的方法是电解处理前，含锌的电镀废水内作为电解液放
入电解槽内，在电解液中加入碱溶液以调节电镀废水的pH值，将阳极与阴极之间的间距设
置为4. 5 22mm ;电解时，通0. 9 15V直流电，阴极和阳极分别进行析锌和析氧反应，其
电化学反应原理如下 阴极的反应为Zn2++2e— = Zn I 阳极的反应为40H—_4e— = 2H20+02个 在电解过程中，随着阳极电解OH—放出氧气，电解液中的pH值不断减小，为了防止
阴极板析出的锌再次溶解，在电解液中加入弱碱溶液，将电解液的pH值调节至6. 0 7. 9
之间，通过计量电解液的电荷累积量，对阴极板析出的锌加以回收利用。 在电解处理含锌电镀废水的方法中，在电解处理前，在作为电解液的含锌电镀废
水中加入的碱溶液是Na2C03溶液，将电解液的pH值范围调节至5. 5 6. 5。 在电解处理含锌电镀废水的方法中，在电解液中加入弱碱溶液的方法是采用在阳
极底部注入的方式来进行的，弱碱溶液的加入量大于阳极电解所消耗的0H—量的一半，并小
于碳酸锌溶度积中所含的C032—量。 在电解处理含锌电镀废水的方法中，在电解液中所加入弱碱溶液是5mol/L Na2C03 溶液。 在电解处理含锌电镀废水的方法中，在电解过程中，通过计量电镀废水的电荷累
积量确定回收阴极上析出锌的时间，当阴极板析出的锌达到一定厚度时，对阴极板析出的
锌加以回收利用；其中，阴极板析出锌的平均厚度控制在小于极板间距的3/5，从而解决了
电解过程中锌单质不断聚集在阴极表面导致极板短路问题，确定了锌的回收时间。 在电解处理含锌电镀废水的方法中，电解时间为0. 5 4小时。 本发明与现有的含锌电镀废水的处理方法相比，具有以下特点 1、在电解处理前，加入适量的碱溶液将废水的pH值范围调节至5. 5 6. 5，避免电
镀废水的酸性过强，阻碍阴极板电解析出锌。 2、采用向阳极板底部注入弱碱溶液的方式来调节废水的pH值，弱碱溶液的加入 量大于阳极所电解0H—量的一半，从而防止由于阳极电解0H—导致废水pH值下降所造成的 阴极板析出锌的再次溶解，降低阴极板电解析氢副反应211++26—= H2 t 。同时，弱碱溶液的加入量又小于碳酸锌溶度积中所含的CO/—量，从而避免生成难溶的碳酸锌而难以去除。
3、在电解过程中，计量废水的电荷累积量，当阴极板析出的锌达到一定厚度时， 对阴极板析出的锌加以回收利用；其中，阴极板析出锌的平均厚度控制在小于极板间距的 3/5，从而解决了电解过程中锌单质不断聚集在阴极表面导致极板短路问题，确定了锌的回 收时间。 4、阴极采用锌电极或石墨电极，电解过程中阴极板上无锌之外的杂质析出，从而 保证回收锌的高纯度。含锌电镀废水经该工艺处理后，锌的去除率高达97. 50 99. 99%、 出水中锌的含量小于1. Omg/L，且pH值介于6. 0 7. 9之间，达到国家一级排放标准。
5、设备及工艺流程简单，采用0. 9 15V的直流电源，净化成本低，有利于实现工 业化生产。且锌离子以单质的形式在阴极板析出，方便收集、回收利用，避免了二次污染，完 全符合"变废为宝、废物资源化"原则。属于环境友好型的净化含锌离子电镀废水的工艺流 程，极具推广应用价值。
图1为电解处理含锌电镀废水装置的结构示意图。
具体实施例方式
下面对照附图，通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1 : 参照附图l，一种电解处理含锌电镀废水并回收锌的方法，电解处理含锌电镀废水 是通过电解处理含锌电镀废水装置进行的，电解处理含锌电镀废水装置包括电解槽1和电 解液搅拌装置，电解槽1采用玻璃电解槽，阳极3采用钛基铂电极，阴极4采用锌电极，阳极 3与阴极4按单极并联方式交错布置，在电解槽1顶部设有排气口 5和进料口 7，在进料口 7 上设有阀门，在电解槽1内设有pH计6，在电解槽1底部设有出料口 8，在出料口 8上设有 阀门；电解液搅拌装置由PH调节槽9、搅拌器10、输液管一 11、循环泵13、输液管二 14、输 液管三15组成，循环泵13分别与输液管一 11和输液管二 14的一端相接，输液管一 11 一 段设在电解槽1内的阳极3与阴极4的下方，位于阳极3下方的输液管一 11上开有出液孔 12，输液管二 14的另一端与pH调节槽9的底部出液口相接，输液管三15的一端与pH调节 槽9的进液口相接，输液管三15的另一端与电解槽1的高液位处的出液口相接，在输液管 三15上设有节流阀16。 电解处理含锌电镀废水的方法是含锌浓度为50. Omg/L的电镀废水通过进料口 7 进入电解槽1内作为电解液2，在电解液2中加入适量的Na2C03溶液将电镀废水的pH值调 节至5. 5，阳极3与阴极4之间的间距为4. 5mm ;电解时，通0. 9V直流电，Na2C03溶液加入电 解液搅拌装置的pH调节槽9内，通过电解液搅拌装置的输液管一 11上的出液孔12 ，在阳极 3下方缓慢加入5mol/LNa2C03溶液使电镀废水的pH值达到6. 0，电解时间为3小时；在电解 过程中，通过计量电镀废水的电荷累积量确定回收阴极4上析出锌的间隔时间，当阴极4析 出锌的平均厚度达3/5极板间距时，对阴极4析出的锌加以回收利用；在电解过程中，阳极 3析出的氧气从排气口 5排出；电解结束后将经处理的电镀废水从出料口 8排出，测定经处 理的电镀废水中锌离子的残留量为0. 82mg/L，从而得出锌离子的去除率为98. 36%。
实施例2 : 参照附图1，电解法净化含锌离子电镀废水的电解处理含锌电镀废水装置与实例 1相同。电解处理含锌电镀废水的方法是含锌浓度为150. 0mg/L的电镀废水通过进料口 7 进入电解槽1内作为电解液2，在电解液2中加入适量的Na2C。3溶液将电镀废水的pH值调 节至6. 0，阳极3与阴极4之间的间距为20mm。电解时，通15V直流电，Na2C03溶液加入电 解液搅拌装置的pH调节槽9内，通过电解液搅拌装置的输液管一 11上的出液孔12 ，在阳极 3下方缓慢加入5mol/L Na2C03溶液使电镀废水的pH值达到6. 8，电解时间为4小时；在电 解过程中，通过计量电镀废水的电荷累积量确定回收阴极4上析出锌的间隔时间，当阴极4 析出锌的平均厚度达1/2极板间距时，对阴极4析出的锌加以回收利用；在电解过程中，阳 极3析出的氧气从排气口 5排出；电解结束后将经处理的电镀废水从出料口 8排出，测定经 处理的电镀废水中锌离子的残留量为0. 15mg/L，从而得出锌离子的去除率为99. 99%。
实施例3 : 参照附图1，电解法净化含锌离子电镀废水的电解处理含锌电镀废水装置与实例 l基本相同，其中，阴极4采用石墨电极。电解处理含锌电镀废水的方法是含锌浓度为 150. Omg/L的电镀废水通过进料口 7进入电解槽1内作为电解液2，在电解液2中加入适量 的Na2C03溶液将电镀废水的pH值调节至6. 1 ，阳极3与阴极4之间的间距为22mm ;电解时， 通10V直流电，Na^03溶液加入电解液搅拌装置的pH调节槽9内，通过电解液搅拌装置的 输液管一 11上的出液孔12，在阳极3下方缓慢加入5mol/L Na2C03溶液使电镀废水的pH值 达到7. 0，电解时间为2小时；在电解过程中，通过计量电镀废水的电荷累积量确定回收阴 极4上析出锌的间隔时间，当阴极4析出锌的平均厚度达3/5极板间距时，对阴极4析出的 锌加以回收利用；在电解过程中，阳极3析出的氧气从排气口 5排出；电解结束后将经处理 的电镀废水从出料口 8排出，测定经处理的电镀废水中锌离子的残留量为0.21mg/L，从而 得出锌离子的去除率为99. 86%。
实施例4 : 参照附图1，电解法净化含锌离子电镀废水的电解处理含锌电镀废水装置与实例 1相同。电解处理含锌电镀废水的方法是含锌浓度为60. Omg/L的电镀废水通过进料口 7 进入电解槽1内作为电解液2，在电解液2中加入适量的Na2C03溶液将电镀废水的pH值调 节至6.4，阳极3与阴极4之间的间距为15mm;电解时，通6V直流电，化20)3溶液加入电解 液搅拌装置的PH调节槽9内，通过电解液搅拌装置的输液管一 11上的出液孔12 ，在阳极3 下方缓慢加入5mol/L Na2C03溶液使电镀废水的pH值达到7. 7，电解时间为1小时；在电解 过程中，通过计量电镀废水的电荷累积量确定回收阴极4上析出锌的间隔时间，当阴极4析 出锌的平均厚度达1/2极板间距时，对阴极4析出的锌加以回收利用；在电解过程中，阳极 3析出的氧气从排气口 5排出；电解结束后将经处理的电镀废水从出料口 8排出，测定经处 理的电镀废水中锌离子的残留量为0. 75mg/L，从而得出锌离子的去除率为98. 75%。
实施例5 : 参照附图1，电解法净化含锌离子电镀废水的电解处理含锌电镀废水装置与实例 1相同。电解处理含锌电镀废水的方法是含锌浓度为38. Omg/L的电镀废水通过进料口 7 进入电解槽1内作为电解液2，在电解液2中加入适量的Na2C03溶液将电镀废水的pH值调 节至6. 5，阳极3与阴极4之间的间距为8mm ;电解时，通2V直流电，Na2C03溶液加入电解搅拌装置的PH调节槽9内，通过电解液搅拌装置的输液管一 11上的出液孔12，在阳极3下 方缓慢加入5mol/L Na2C03溶液使电镀废水的pH值达到7. 9，电解时间为0. 5小时；在电解 过程中，通过计量电镀废水的电荷累积量确定回收阴极4上析出锌的间隔时间，当阴极4析 出锌的平均厚度达3/5极板间距时，对阴极4析出的锌加以回收利用；在电解过程中，阳极 3析出的氧气从排气口 5排出；电解结束后将经处理的电镀废水从出料口 8排出，测定经处 理的电镀废水中锌离子的残留量为0. 95mg/L，从而得出锌离子的去除率为97. 50%。
权利要求
一种电解处理含锌电镀废水并回收锌的方法，其特征在于电解处理含锌电镀废水是通过电解处理含锌电镀废水装置进行的，电解处理含锌电镀废水装置包括电解槽和电解液搅拌装置，阳极采用钛基铂电极，阴极采用锌电极或石墨电极，在电解槽内设有pH计；电解液搅拌装置由pH调节槽、搅拌器、输液管一、循环泵、输液管二、输液管三组成，循环泵分别与输液管一和输液管二的一端相接，输液管一一段设在电解槽内的阳极与阴极的下方，位于阳极下方的输液管一上开有出液孔，输液管二的另一端与pH调节槽的底部出液口相接，输液管三的一端与pH调节槽的进液口相接，输液管三的另一端与电解槽的高液位处的出液口相接。
2. 根据权利要求1所述的一种电解处理含锌电镀废水并回收锌的方法，其特征在于 电解槽采用玻璃电解槽，阳极与阴极按单极并联方式交错布置，在电解槽顶部设有排气口 和进料口 ，在进料口上设有阀门，在电解槽底部设有出料口 ，在出料口上设有阀门，在电解 液搅拌装置的输液管三上设有节流阀。
3. 根据权利要求1或2所述的一种电解处理含锌电镀废水并回收锌的方法，其特征在于电解处理含锌电镀废水的方法是电解处理前，含锌的电镀废水内作为电解液放入电 解槽内，在电解液中加入碱溶液以调节电镀废水的PH值，将阳极与阴极之间的间距设置为
4. 5 22mm ;电解时，通O. 9 15V直流电，阴极和阳极分别进行析锌和析氧反应，其电化学 反应原理如下阴极的反应为Zn2++2e— = Zn I阳极的反应为40H—-4e— = 2H20+02个在电解过程中，随着阳极电解OH—放出氧气，电解液中的pH值不断减小，为了防止阴极 板析出的锌再次溶解，在电解液中加入弱碱溶液，将电解液的pH值调节至6. 0 7. 9之间， 通过计量电解液的电荷累积量，对阴极板析出的锌加以回收利用。4. 根据权利要求3所述的一种电解处理含锌电镀废水并回收锌的方法，其特征在 于在对含锌电镀废水进行电解处理前，在作为电解液的含锌电镀废水中加入的碱溶液是 Na2C03溶液，将电解液的pH值范围调节至5. 5 6. 5。
5. 根据权利要求3所述的一种电解处理含锌电镀废水并回收锌的方法，其特征在于 在电解过程中，在电解液中加入弱碱溶液的方法是采用在阳极底部注入的方式来进行的， 弱碱溶液的加入量大于阳极电解所消耗的OH—量的一半，并小于碳酸锌溶度积中所含的 C032--量。
6. 根据权利要求5所述的一种电解处理含锌电镀废水并回收锌的方法，其特征在于 在电解液中所加入弱碱溶液是5mol/L Na2C03溶液。
7. 根据权利要求3所述的一种电解处理含锌电镀废水并回收锌的方法，其特征在于 在电解过程中，通过计量电镀废水的电荷累积量确定回收阴极上析出锌的时间，当阴极板 析出的锌达到一定厚度时，对阴极板析出的锌加以回收利用；其中，阴极板析出锌的平均厚 度控制在小于极板间距的3/5。
8. 根据权利要求7所述的一种电解处理含锌电镀废水并回收锌的方法，其特征在于 电解处理含锌电镀废水的电解时间为0. 5 4小时。
9. 根据权利要求4所述的一种电解处理含锌电镀废水并回收锌的方法，其特征在于 在电解液中所加入弱碱溶液是5mol/L Na2C03溶液，在电解过程中，在电解液中加入弱碱溶液的方法是采用在阳极底部注入的方式来进行的，弱碱溶液的加入量大于阳极电解所消耗 的0H—量的一半，并小于碳酸锌溶度积中所含的CO/——量；在电解过程中，通过计量电镀废水的电荷累积量确定回收阴极上析出锌的时间，当阴极板析出的锌达到一定厚度时，对阴极板析出的锌加以回收利用，其中，阴极板析出锌的平均厚度控制在小于极板间距的3/5 ;电解处理含锌电镀废水的电解时间为0. 5 4小时。
全文摘要
本发明是一种电解处理含锌电镀废水并回收锌的方法。本发明具有工艺简单、无二次污染、去除率高、所沉积的金属锌可回收利用的特点。本发明电解处理含锌电镀废水是通过电解处理含锌电镀废水装置进行的，电解处理含锌电镀废水装置包括电解槽和电解液搅拌装置，阳极采用钛基铂电极，阴极采用锌电极或石墨电极，在电解槽内设有pH计。电解处理含锌电镀废水的方法是电解处理前，含锌的电镀废水内作为电解液放入电解槽内，在电解液中加入碱溶液以调节电镀废水的pH值；在电解过程中在电解液中加入弱碱溶液，将电解液的pH值调节至6.0～7.9之间，通过计量电解液的电荷累积量，对阴极板析出的锌加以回收利用。
文档编号C02F101/20GK101717134SQ20091015476
公开日2010年6月2日 申请日期2009年12月4日 优先权日2009年12月4日
发明者包建松, 岑艳, 张素娟, 李小忠, 王琼, 苏晓梅 申请人:浙江师范大学