一种处理电解锰废水中氨氮的方法
【专利摘要】一种处理电解锰废水中氨氮的方法，该方法是在电催化氧化槽内进行的，其阳极为钛基氧化物涂层电极，阴极为不锈钢；在电催化氧化槽内有一隔膜将阳极和阴极分隔开而构成为阳极区和阴极区。本发明将已经去除了锰、铬和其它杂质而仅含待处理氨氮的电解锰废水装入所述电催化氧化槽内后，在阴极区内按照亚硝酸根与氨氮的摩尔比等于1～2∶1的比例来加入亚硝酸盐。与现有的电催化氧化法相比较，本发明因并不添加氯离子而不会对造成二次污染，并且同样能使处理后的含氨氮的电解锰废水达到了国家一级污水排放标准。
【专利说明】一种处理电解锰废水中氨氮的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及利用电催化氧化法来对电解锰废水中的氨氮进行处理的方法。
【背景技术】
[0002]电解锰生产过程中会产生的大量的废水，废水中污染物浓度很高，而且成分复杂，废水中主要含有的污染物为锰离子(Mn2+)、氨氮(NH3-N)、铬[Cr (VI)]等。因此，在排放电解锰废水前须对其进行无害化处理。目前电解锰企业采用传统的铁-酸还原法对产生的废水进行处理，然而，这种方法主要针对的是废水中的Mn2+、CKVI)，对氨氮没有进行处理。氨氮是水体中的主要耗氧污染物，如果不经过处理就排放入水体，会导致水体的富营养化，严重影响水生生物的生长甚至危害人类的健康。因此，因此对电解锰厂的氨氮废水进行处理，使其达标排放就成了环保工作的当务之急。目前对氨氮废水的处理方法有很多，电催化氧化法是其中之一，它是利用具有催化性能的电极(钛基氧化物涂层一一DSA电极作为阳极)产生具有强氧化性的.0Η、03等自由基氧化去除水中污染物质的方法，可以将有毒有害物质氧化为无毒或低毒物质。只是，对含氨氮的废水来讲，在用现有电催化氧化法来处理时，废水中必须要有足够的氯离子存在，以让它们通过电解生成的次氯酸等中间物质来对氨氮进行氧化。所以，在没有足够氯离子的含氨氮的废水中，还须另外添加氯离子。由于氯离子的存在，在电催化氧化过程中，会产生氯气和氯胺等副产物，对环境将造成二次污染，对人们的呼吸器官也有极大损害。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种无二次污染的处理电解锰废水中氨氮的方法。
[0004]为实现所述目的，提供这样一种处理电解锰废水中氨氮的方法，与现有技术相同的方面是，该方法是在电催化氧化槽内进行的，其阳极为钛基氧化物涂层电极，阴极为不锈钢。其改进之处是，在电催化氧化槽内设置有隔膜将阳极和阴极分隔开而构成为阳极区和阴极区，并于进行电催化氧化之前，在阴极区内加入有亚硝酸盐；其步骤如下:
(1)将已经去除了锰、铬和其它杂质而仅含待处理氨氮的电解锰废水装入电催化氧化槽内后，然后在阴极区内按照亚硝酸根与氨氮的摩尔比等于I~2: I的比例来加入亚硝酸盐；
(2)联通直流电源，以进行电催化氧化；其工艺条件是，阳极和阴极的面积相等，两极间距为0.5~1cm ；电压为IOV~30V，电流密度为20~100mA/cm2 ；电催化氧化的时间，到反应不再进行下去为止；
(3)在步骤(2)之后，将在阴极区和阳极区内的电解锰废水混合，得到氨氮残留浓度达到排放标准的已 处理电解锰废水。
[0005]从方案中可以看出，本发明没有像现有技术那样添加氯离子，而改为加入亚硝酸盐，且是将亚硝酸盐加入到阴极区内的。添加亚硝酸盐实际就是取其在溶液中的亚硝酸根，在阴极区电极的电催化作用下，亚硝酸根会与氨氮发生耦合脱氮反应，而生成无害的氮气。又由于在阳极区使用的是钛基氧化物涂层电极，能生成羟基自由基等活性物质来氧化氨氮，这样就取得了在阴极区和阳极区内的氨氮均被同时去除的效果。验证表明，用本发明方法处理的含氨氮的电解锰废水达到了国家一级污水排放标准，由于已经没有添加氯离子，所以，还不会造成二次污染的问题。
[0006]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的说明。
【具体实施方式】
[0007]一种处理电解锰废水中氨氮的方法，该方法是在电催化氧化槽内进行的，其阳极为钛基氧化物涂层电极，阴极为不锈钢。本发明中，在电催化氧化槽内设置有隔膜将阳极和阴极分隔开而构成为阳极区和阴极区，并于进行电催化氧化之前，在阴极区内加入有亚硝酸盐；其步骤如下:
(1)将已经去除了锰、铬和其它杂质而仅含待处理氨氮的电解锰废水装入电催化氧化槽内后，然后在阴极区内按照亚硝酸根与氨氮的摩尔比等于I~2: I的比例来加入亚硝酸盐；
(2)联通直流电源，以进行电催化氧化；其工艺条件是，阳极和阴极的面积相等，两极间距为0.5~Icm ；电压为IOV~30V，电流密度为20~100mA/cm2 ；电催化氧化的时间，到反应不再进行下去为止；
(3)在步骤(2)之后，将在阴极区和阳极区内的电解锰废水混合，得到氨氮残留浓度达到排放标准的已处理电 解锰废水。
[0008]结合对本发明有益效果的了解，本领域的技术人员一定清楚，在本发明中所用的隔膜，应是将电解槽分隔为阴极和阳极两个区，不会影响电催化作用的如涤纶纤维等材料。
[0009]本领域的技术人员同样清楚，在步骤(2)进行电催化氧化的时间长短与待处理电解锰废水中的氨氮浓度有关，浓度大则时间长，浓度小则时间短。这时间长短也与电催化氧化时工艺条件(电流密度等)的选择有关——鉴于对本领域的技术人员而言，这些已经属于仅根据实际条件和/或其他要求所作的常规选择，或至多通过有限的常规试验即可确定，故，在此仅介绍大约时间为2~6小时。
[0010]特别说明，在步骤(3)所说的是，得到了“氨氮残留浓度”达到排放标准的已处理电解锰废水。如果其中还有固体杂质，则应在过滤后去除沉淀再排放(沉淀另行处理);如果酸碱度不达标，则应在调节PH值至达标水平后再排放一鉴于过滤、沉淀和/或调节pH值的方法早已为本领域的技术人员所熟知，故不详述。
[0011]进一步讲，所述亚硝酸盐是亚硝酸钠(NaN02)、亚硝酸钾(KNO2)或亚硝酸钙[Ca (NO2)2L
[0012]更进一步讲,所述钛基氧化物涂层电极是Ti/Ti02*Ru02*Ir02、Ti/Ti02*Ir02或Ti/TiO2.RuO2.IrO2.SnO2 电极。
[0013]本发明通过了对比性的实验验证，验证步骤与上述【具体实施方式】的步骤相同。验证结果见验证表1、2。
[0014]鉴于电催化氧化工艺条件(参数)的具体选择是本领域的技术人员早已熟知的，
故，各例均取相同的工艺参数，具体为:两电极间距为0.5cm ;电压为22V，电流密度为80mA/
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cm ο[0015]验证时选用的是重庆秀山某电解锰厂的电解锰废水(按照对比组数，分次收集)，在采用常规的铁-酸还原法去除了其中锰、铬和其他残留(即排除所有杂质对验证的影响)后，得到验证时用的仅含氨氮的电解锰废水。
[0016]实验前后，均采用HJ 535-2009《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》来测定废水中氨氮的含量，以计算出氨氮的去除率。实验后，采用GB/T 7493-1987《水质亚硝酸盐的测定分光光度法》来测定各例中处理后废水内残余的亚硝酸盐含量。
[0017]验证表1:
【权利要求】
1.一种处理电解锰废水中氨氮的方法，该方法是在电催化氧化槽内进行的，其阳极为钛基氧化物涂层电极，阴极为不锈钢；其特征在于，在电催化氧化槽内设置有隔膜将阳极和阴极分隔开而构成为阳极区和阴极区，并于进行电催化氧化之前，在所述阴极区内加入有亚硝酸盐；其步骤如下: (1)将已经去除了锰、铬和其它杂质而仅含待处理氨氮的电解锰废水装入所述电催化氧化槽内后，然后在阴极区内按照亚硝酸根与氨氮的摩尔比等于I~2: I的比例来加入所述亚硝酸盐； (2)联通直流电源，以进行电催化氧化；其工艺条件是，阳极和阴极的面积相等，两极间距为0.5~Icm ；电压为IOV~30V，电流密度为20~100mA/cm2 ；电催化氧化的时间，到反应不再进行下去为止； (3)在步骤(2)之后，将在所述阴极区和阳极区内的电解锰废水混合，得到氨氮残留浓度达到排放标准的已处理电解锰废水。
2.根据权利要求1所述处理电解锰废水中氨氮的方法，其特征在于，所述亚硝酸盐是亚硝酸盐是亚硝酸钠、亚硝酸钾或亚硝酸钙。
【文档编号】C02F103/16GK103896373SQ201410069647
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】刘仁龙, 邱江, 刘作华, 陶长元, 杜军, 舒建成, 连欣, 李明强, 吴敏, 吴明珠, 孔令锋, 范兴, 唐金晶, 左赵宏, 孙大贵, 谢昭明, 李文生, 朱俊, 陈红亮, 陈玉亮 申请人:重庆大学