一种处理化学镀镍废水的电解/紫外装置的制作方法

文档序号:25543725发布日期:2021-06-18 20:40
一种处理化学镀镍废水的电解/紫外装置的制作方法
本发明涉及一种处理化学镀镍废水的装置。
背景技术
:近几年来,由于化学镀工艺简单,实用性较强,具有许多优越特性,化学镀技术发展较快。化学镀镍是一种无需外来电流,凭借氧化-还原作用在金属制品的表面沉积一层镍的方法,被广泛用于电子、汽车、机械等多种行业。化学镀镍工艺需要加入大量的络合剂使镍能稳定地附着在材料表面,形成稳定而有效的镀层,过量的络合物会与镍离子发生反应产生稳定的螯合物。由于镀镍废液中含有大量的金属镍,而镍具有致癌、致敏的作用,同时又是一种昂贵的贵金属,因此必须对其彻底治理方能排放。传统的金属离子去除方法如吸附法、沉淀法等普通方法已无法对络合态金属进行有效去除,造成废水最终无法达到相关的排放标准。而其它有效的处理化学镀废水技术,如采用电解法、次氯酸钠、离子吸附、螯合剂等虽然能达标,但普遍存在着运行费用高、能耗大、有二次污染、管理复杂和处理效果不稳定等问题。因此,一种新的低投资、低运行费用、稳定的处理化学镀镍废水的方法是势在必行的。目前电化学高级氧化联合紫外工艺在对化学镀镍废水的处理效果比较好,但紫外灯管易被废水污染需要频繁清洗的问题尚未得到很好的解决。技术实现要素:本发明是要解决现有的处理化学镀镍废水的方法存在着运行费用高、能耗大、有二次污染、紫外灯管易污染、管理复杂和处理效果不稳定的技术问题,而提供一种处理化学镀镍废水的电解/紫外装置。本发明的处理化学镀镍废水的电解/紫外装置是由电解槽1、石英玻璃管2、紫外灯管3、阳极板4、阴极板5、螺旋滑道6、进水管7、出水管8、循环水泵9、上盖10和底座11组成;所述的电解槽1为空心圆柱体结构,且顶部设置上盖10形成封闭内腔,底部下方设置底座11;所述的石英玻璃管2竖直固定在电解槽1的内部底面中心处,且石英玻璃管2的顶部穿过上盖10延伸至上盖10的上方,石英玻璃管2的顶部为敞口结构;紫外灯管3竖直设置在石英玻璃管2的内部;所述的螺旋滑道6固定在石英玻璃管2的外壁且从上至下缠绕在石英玻璃管2的外壁,所述的螺旋滑道6由底面和外侧壁组成;所述的阳极板4和阴极板5均为弧形板且结构完成相同,均竖直设置在电解槽1的内部,阳极板4的凹面和阴极板5的凹面相对设置,阳极板4和阴极板5设置在螺旋滑道6的外围且阳极板4和阴极板5与螺旋滑道6的外壁之间留有空隙;阳极板4和阴极板5与电解槽1的内壁紧密贴合;阳极板4和阴极板5的顶部各连接电线,且电线穿过上盖10,阳极板4连接电源的正极,阴极板5连接电源的负极,电源设置在电解槽1的外部;所述的进水管7设置在电解槽1的底部侧壁,进水管7的出水口延伸至螺旋滑道6的底部的底面上;进水管7的进水口与循环水泵9的出水口连通;所述的出水管8的设置在电解槽1的顶部侧壁上,出水管8的出水口与循环水泵9的进水口连通。本发明的处理化学镀镍废水的电解/紫外装置的使用方法如下:通过循环水泵9加压使待处理的镀镍废水从进水口7进入电解槽1中,沿螺旋管道6流入并向上方流动,从出水管8流出,再通过循环水泵9重新从进水口7流入,如此循环操作,直至镍全部还原完成后通过出水口8排出。本发明的工作原理如下:如图3所示,化学镀镍废水进入电解槽1后,废水中的cl-通过阳极氧化变成cl2,cl2进而水解成hocl/ocl-,hocl/ocl-经过紫外灯照射会转变成羟基自由基和活性氯基团,都有强氧化作用,可将络合态金属转化成游离态金属,同时阳极氧化和紫外光解也能增强对络合态金属的降解作用,通过共同氧化降解,极大增强了破络效果,相互配合破络效果极大提高,络合镍经破络后变成游离态的镍离子,再通过阴极还原变成镍单质附着在阴极板5的表面,实现废水中金属镍的回收。本发明设计了一种旋流装置,使水流对紫外灯管时时进行冲刷而不会结垢。本发明化学镀废水处理装置具有以下有益效果:1、本发明装置通过将电化学和光化学结合,使装置处理一体化,实现了同步对络合态金属的破络以及金属单质的回收,提高了废水处理的效率和有效性;工艺简单,大大减少了废水处理设施的占地面积且增加了收益;2、本发明装置通过电化学和水解作用将化学镀镍废水中普遍存在的高浓度cl-转化成次氯酸/次氯酸根,无需投加氧化剂和酸碱药剂,简化了处理工艺且降低了成本;3、本发明装置围绕石英玻璃管2打造螺旋滑道6,螺旋滑道只有底面和外侧壁,没有内侧壁和顶部,通过旋流对石英玻璃管2的外壁进行冲刷,可防止其结垢,避免了长期运行过程中紫外灯的作用效果下降,也减少了后期对石英玻璃管2的清洗费用;4、本发明中的络合金属可通过阳极氧化、紫外光解和自由基氧化共同破络,降解效果和速率都大大提升。附图说明图1为具体实施方式一的处理化学镀镍废水的电解/紫外装置的示意图;图2为图1中电解槽1去掉上盖10和底座11后其内部的俯视图;图3为具体实施方式一的工作原理的示意图。具体实施方式具体实施方式一:本实施方式为一种处理化学镀镍废水的电解/紫外装置,如图1-图2所示,具体是由电解槽1、石英玻璃管2、紫外灯管3、阳极板4、阴极板5、螺旋滑道6、进水管7、出水管8、循环水泵9、上盖10和底座11组成;所述的电解槽1为空心圆柱体结构,且顶部设置上盖10形成封闭内腔,底部下方设置底座11;所述的石英玻璃管2竖直固定在电解槽1的内部底面中心处,且石英玻璃管2的顶部穿过上盖10延伸至上盖10的上方,石英玻璃管2的顶部为敞口结构;紫外灯管3竖直设置在石英玻璃管2的内部;所述的螺旋滑道6固定在石英玻璃管2的外壁且从上至下缠绕在石英玻璃管2的外壁,所述的螺旋滑道6由底面和外侧壁组成;所述的阳极板4和阴极板5均为弧形板且结构完成相同,均竖直设置在电解槽1的内部,阳极板4的凹面和阴极板5的凹面相对设置,阳极板4和阴极板5设置在螺旋滑道6的外围且阳极板4和阴极板5与螺旋滑道6的外壁之间留有空隙;阳极板4和阴极板5与电解槽1的内壁紧密贴合;阳极板4和阴极板5的顶部各连接电线,且电线穿过上盖10,阳极板4连接电源的正极,阴极板5连接电源的负极,电源设置在电解槽1的外部;所述的进水管7设置在电解槽1的底部侧壁,进水管7的出水口延伸至螺旋滑道6的底部的底面上;进水管7的进水口与循环水泵9的出水口连通;所述的出水管8的设置在电解槽1的顶部侧壁上,出水管8的出水口与循环水泵9的进水口连通。本实施方式的处理化学镀镍废水的电解/紫外装置的使用方法如下:通过循环水泵9加压使待处理的镀镍废水从进水口7进入电解槽1中,沿螺旋管道6流入并向上方流动,从出水管8流出,再通过循环水泵9重新从进水口7流入,如此循环操作,直至镍全部还原完成后通过出水口8排出。本实施方式的工作原理如下:如图3所示,化学镀镍废水进入电解槽1后,废水中的cl-通过阳极氧化变成cl2,cl2进而水解成hocl/ocl-,hocl/ocl-经过紫外灯照射会转变成羟基自由基和活性氯基团,都有强氧化作用,可将络合态金属转化成游离态金属,同时阳极氧化和紫外光解也能增强对络合态金属的降解作用,通过共同氧化降解,极大增强了破络效果,相互配合破络效果极大提高,络合镍经破络后变成游离态的镍离子,再通过阴极还原变成镍单质附着在阴极板5的表面,实现废水中金属镍的回收。具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是:所述的电解槽1的材质为有机玻璃。其他与具体实施方式一相同。具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一或二不同的是:所述的阳极板4为钛基钌铱电极。其他与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是:所述的阴极板5为纯钛电极。其他与具体实施方式一至三之一相同。具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式四不同的是:所述的螺旋滑道6的材质为有机玻璃。其他与具体实施方式四相同。具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式五不同的是:所述的紫外灯管3的波长为254nm,功率为21w。其他与具体实施方式五相同。用以下试验对本发明进行验证:试验一:本试验为一种处理化学镀镍废水的电解/紫外装置,如图1-图2所示,具体是由电解槽1、石英玻璃管2、紫外灯管3、阳极板4、阴极板5、螺旋滑道6、进水管7、出水管8、循环水泵9、上盖10和底座11组成;所述的电解槽1为空心圆柱体结构,且顶部设置上盖10形成封闭内腔,底部下方设置底座11;所述的石英玻璃管2竖直固定在电解槽1的内部底面中心处,且石英玻璃管2的顶部穿过上盖10延伸至上盖10的上方,石英玻璃管2的顶部为敞口结构;紫外灯管3竖直设置在石英玻璃管2的内部;所述的螺旋滑道6固定在石英玻璃管2的外壁且从上至下缠绕在石英玻璃管2的外壁,所述的螺旋滑道6由底面和外侧壁组成;所述的阳极板4和阴极板5均为弧形板且结构完成相同,均竖直设置在电解槽1的内部,阳极板4的凹面和阴极板5的凹面相对设置,阳极板4和阴极板5设置在螺旋滑道6的外围且阳极板4和阴极板5与螺旋滑道6的外壁之间留有空隙;阳极板4和阴极板5与电解槽1的内壁紧密贴合;阳极板4和阴极板5的顶部各连接电线,且电线穿过上盖10,阳极板4连接电源的正极,阴极板5连接电源的负极,电源设置在电解槽1的外部;所述的进水管7设置在电解槽1的底部侧壁,进水管7的出水口延伸至螺旋滑道6的底部的底面上;进水管7的进水口与循环水泵9的出水口连通;所述的出水管8的设置在电解槽1的顶部侧壁上,出水管8的出水口与循环水泵9的进水口连通。本试验的处理化学镀镍废水的电解/紫外装置的使用方法如下:本试验选取某化学镀镍废水,ph=4.61,络合态的ni的浓度为4868mg/l。该化学镀镍废水的处理步骤如下:将紫外灯管3通电,直流电源供给10v电压给阳极板4和阴极板5,将废水通过循环水泵9从下端进水管7沿着螺旋滑道6引入,待水流从出水管8流出,同样利用循环水泵9引入进水管7,如此循环操作2h后,切断电源,将阴极板5去除,刮下其表面的金属镍。该化学镀镍废水经过此工艺处理后,络合态的ni离子浓度为0.1mg/l。本试验的工作原理如下:如图3所示,化学镀镍废水进入电解槽1后,废水中的cl-通过阳极氧化变成cl2,cl2进而水解成hocl/ocl-,hocl/ocl-经过紫外灯照射会转变成羟基自由基和活性氯基团,都有强氧化作用,可将络合态金属转化成游离态金属,同时阳极氧化和紫外光解也能增强对络合态金属的降解作用,通过共同氧化降解,极大增强了破络效果,相互配合破络效果极大提高,络合镍经破络后变成游离态的镍离子,再通过阴极还原变成镍单质附着在阴极板5的表面,实现废水中金属镍的回收。用本试验的装置进行化学镀镍废水的处理,运行2h,处理前后废水的数据如表1所示:表1废水反应前废水反应后去除率(%)ph4.555.81络合态镍(mg/l)47980.199.99cod(mg/l)483252445649.39nh4-n(mg/l)4896140871.24当前第1页12
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