[实用新型]一种阴极电场强化臭氧氧化破络与金属同步回收装置

说明书

本实用新型公开了一种阴极电场强化臭氧氧化破络与金属同步回收装置，属于工业废水处理技术领域。本实用新型的阴极电场强化臭氧氧化破络与金属同步回收装置，包括反应池以及在反应池内竖向悬浮排列，并接通直流电的电化学阴极和电化学阳极，还包括在反应池底部设置的曝气机构以及反应池外设置的臭氧发生器；臭氧发生器通过气管与曝气机构相连通；反应池内为已调节pH值的络合重金属溶液或废水。通过接通直流电的电化学阴极和电化学阳极产生电化学过程，结合臭氧很强的亲电性，电化学阴极直接还原O₃产生O₃^·‑，进而促进HO·的产生，强化产生的HO·可以有效实现对重金属络合物的高效降解并矿化，进而解决了现有的氧化技术HO·产率低的技术问题。

技术领域

本实用新型属于工业废水处理技术领域，更具体地说是一种阴极电场强化臭氧氧化破络与金属同步回收装置。

背景技术

EDTA、NTA、酒石酸和柠檬酸等有机络合剂广泛地应用于电镀、制革和表面处理等行业，使得这些行业排放的废水中的铜(Cu)、镍(Ni)、铬(Cr)等重金属以络合形态存在。相比于游离态重金属，这些络合态重金属稳定性增强、水溶性增加，难以被传统的化学、沉淀混凝、吸附等方法有效去除。

目前络合态重金属主要通过先破络而后沉淀的方法去除，其中高级氧化法(AOPs)因氧化能力强、反应速率快、操作简单而成为常用的破络方法，主要包括Fenton氧化法、UV/H₂O₂、光催化氧化法、电化学氧化法和光电催化氧化等。然而以上方法的应用往往受限于处理效率、氧化剂存储运输风险、催化材料活性、二次污染等问题等因素限制。例如，Fenton利用可溶性铁离子与H₂O₂相互作用产生的羟基自由基(HO·)降解金属有机络合物，但存在H₂O₂的储存与运输风险高、处理效率依赖于酸性pH(2.0-4.0)、大量铁泥的产生等问题。通常，有机配体的脱羧矿化是实现络合态重金属有效破络的前提。上述AOPs因羟基自由基产生效率较低而无法实现对有机配体的高效矿化。而且，在后续沉淀过程产生了大量危废污泥，其处理处置成本极高，并造成资源难以回收。因此，提高羟基自由基产率并同时回收金属以减少危废污泥的产生是实现络合态重金属高效绿色处理的关键。

目前臭氧在水处理中已广泛应用于饮用水净化消毒与污(废)水去污。臭氧氧化过程包括臭氧直接氧化作用与间接氧化作用。臭氧直接氧化反应速度较慢且具有较强的选择性，易攻击双键、氨基等富含电子的官能团，但对络合物降解能力有限。例如，臭氧与EDTA、NTA等配体的反应较快，但与被Cu、Ni等重金属络合后的EDTA、NTA等配体的反应很慢，且与配体降解形成的小分子羧酸产物的反应活性很低。显然，使用单独臭氧处理络合态重金属时破络效果较差，需要通过其它途径促进臭氧的间接氧化作用来提高氧化效率。

经检索，中国专利申请号：2015109262019，申请公布日：2016.04.20的专利，公开了一种强化臭氧破络合与同步去除重金属的方法，属于废水处理技术领域。该发明的一种自强化臭氧破络合与同步去除重金属的方法，步骤一、将调好pH含有重金属A和络合剂B的重金属络合废水加入臭氧接触池中，通过臭氧接触池底部的微孔连续通入臭氧，辅助水力循环搅拌确保反应均匀；步骤二、待臭氧氧化反应结束后，用微孔滤膜装置过滤进行固液分离，实现同步破络合和去除重金属。该发明可以经济高效、操作简便、易实现工程化应用，而且破络合和金属离子去除同步进行，基于自强化臭氧氧化去除废水中重金属络合物，但没有解决破络效果和氧化效率较差的问题。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题