CN101544435B - 含氰含银电镀废水的处理方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
含氰含银电镀废水的处理方法及其装置，涉及一种电镀废水的处理方法及装置。提供一种采用脉冲电源和静态电极技术从低浓度含氰含银电镀废水中回收银和分解氰的方法及装置。处理装置包括电解槽、电源、循环泵、增氧机、电极组、管式液体分布器、曝气管；电极组、管式液体分布器、曝气管分别固定于电解槽底部，管式液体分布器设于电极组的阴极边，液体进口与循环泵连接；电极组的阳极边设至少一个曝气管，气体进口与增氧机连接；循环泵进口端与电解槽连通；电源采用脉冲电源。本发明银的回收率在99％以上，电解银的纯度可达99.5％以上，另外，氰化物的分解率达到83％以上；整个过程所需能耗低，时间短，处理效率高，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种电镀废水的处理方法及装置，尤其是涉及一种含氰含银电镀废水的处理方法及其装置。
背景技术
银是重要的贵金属，具有良好的导电性、延展性、感光性和化学稳定性，已广泛应用于电子、化工、照相材料、医药以及航空航天等领域。电镀是获得金属银表面的重要手段，在对电器、仪表等进行导电性镀银以及对各种轻工业产品的装饰性镀银中，产生的大量含氰含银电镀漂洗废水，银的质量浓度在0.5～3g/L范围，总氰的质量浓度在0.5～6g/L范围。目前对含氰含银电镀废水的处理方法主要有离子交换法、锌置换法等。近年来，为了更合理地利用资源、保护环境，采用电化学法更有效地从电镀废水中回收贵金属、分解氰化物已成为该领域研究热点之一，其重点是电解槽和电极的设计使之更有利于提高传质效率和稳定性，如英国BEWT的流化床电解槽、台湾工研院的流化床电解槽及扰流式阴极平板式电解槽、法国的凹凸薄板电极电解装置以及ECO电解装置等，这些装置都可以从电镀废水中回收一定的贵金属，但处理效果仍不理想，且不能直接进行固液分离。
公开号为CN1609011A的发明专利申请公开一种用于处理高浓度氰化物废液的电解槽，阳极是由至少一支导电石墨棒与多个石墨粒所组成，其阴极是由至少一支金属棒组成，阳极与阴极之间有多孔绝缘物以防止彼此接触，多孔绝缘物为管状，环绕在各金属棒外围，电解槽具有排放管以排放该电解槽中电解析出的贵重金属粉末。该电解槽能处理总氰含量为3～6g/L的电镀废水，但存在结构复杂、投资大、维护困难等问题，且其回收的金属为粉末状。
美国专利US 4028199公开一种带刮刀的旋转圆筒阴极装置，该装置虽可以进行连续电解生产，但当电极旋转时，电解液形成旋转柱面，使内外层电解质交递传质困难，因此，用于稀溶液中回收金属效率低，耗能大。另外，现有的大多数电解研究都采用直流电源，其将使电极产生“极化效应”而逐渐老化，大大影响电解槽的性能，降低使用寿命。
发明内容
本发明的目的旨在于提供一种含氰含银电镀废水的处理方法及其装置。
本发明的技术方案是采用脉冲电源和静态电极技术，从低浓度含氰含银电镀废水中回收银和分解氰。
本发明所述含氰含银电镀废水处理装置设有电解槽、电源、循环泵、增氧机、电极组、管式液体分布器和曝气管；电极组、管式液体分布器和曝气管分别固定于电解槽底部，电极组包括阳极和阴极，电极与电源连通；至少一个管式液体分布器设于电极组的阴极边，管式液体分布器为一中空管体，管壁一侧设至少一个液体出口，管体顶部液体进口与循环泵出口连接；电极组的阳极边设至少一个曝气管，曝气管顶部接针孔式莲蓬头或砂芯曝气头，曝气管底部为气体进口，气体进口与增氧机连接；循环泵进口端与电解槽连通。
电解槽内可设置多个电极组及配套的管式液体分布器、曝气管。
阳极和阴极最好呈同轴排列，阳极与阴极之间的距离最好为45～50mm。所述液体出口朝向阴极。电源最好为脉冲电源，电源两端最好设有电流表和电压表。
本发明所述含氰含银电镀废水的处理方法包括以下步骤：
1)将待处理含氰含银电镀废水加入电解槽中，调节pH值在8.5～9.5；
2)打开循环泵，控制循环流速在50～150ml/min，打开增氧机，控制曝气速率为1.0～3.0L/min；
3)系统稳定后，打开电解电源，控制脉冲电源参数：占空比为40％～60％，脉冲频率为800～1200Hz，电解电压为0.9～1.5V；
4)在反应过程中，阳极进行氰化物分解氧化反应，阴极进行金属银析出还原反应，每隔30min检测一次废水含银量和含氰量，当含银量小于10mg/L后，终止反应；
5)拆下阴极，用蒸馏水洗净后，在空气中干燥，然后剥下电解银层，得到回收的电解银。
与现有的电镀银废水处理方法相比，由于本发明采用脉冲电源，其峰值电流强度远大于平均电流强度，在脉冲间歇时间，通过搅拌作用，阴极周围的银离子得到迅速补充，使电流效率达到99.9％，银的回收率在99％以上，同时使吸附在阴极上的杂质成分得以脱离阴极表面，提高电解银的纯度，电解银的纯度可达99.5％以上，且回收银为固体，分离简便。另外，脉冲直流电源可以最大限度地降低“极化效应”，保证电解槽输出性能稳定，电极使用寿命大大提高。由于采用液体分布器的强制循环，结合阳极周围连续曝气的方式，在大幅度提高传质效率的同时有效地促进阳极进行氰化物的氧化反应，氰化物的分解率达到83％以上。整个过程所需能耗低，生产周期短，处理效率高，生产运行成本低，为一种可应用于氰化物分解或银回收的废水处理技术。潜在应用对象为含镍、铜、锌、金、银、铅、镉等氰系电镀废水。
附图说明
图1为本发明电镀废水的处理装置示意图。
图2为电解槽底部俯视图。
图3为管式液体分布器示意图。
图4为实施例1中脉冲电解回收的银的扫描电子显微镜(SEM)照片。
图5为实施例1中脉冲电解回收的银的粉末X射线衍射(XRD)图谱。在图5中，横坐标为衍射角2θ(°)，纵坐标为相对衍射强度Intensity；单质银晶体的5个特征衍射吸收峰分别为(111)、(200)、(220)、(311)、(222)。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1
参见图1～3，电镀废水的处理装置采用长方体聚四氟乙烯槽为电解槽1，以圆柱状石墨电极为阳极7，以圆筒状不锈钢电极为阴极8，阳极7和阴极8呈同轴排列固定在电解槽1底部，极距R为50mm；管式液体分布器9固定于阴极8边，在阳极7周围均匀分布有4个曝气管10；管式液体分布器9为一中空管体，管壁一侧设一个以上的液体出口91，管体顶部液体进口与循环泵5连接，液体出口91朝向阴极；曝气管10顶部接针孔式莲蓬头，底部为气体进口与增氧机6连接；循环泵5进口端与电解槽1连通；电源2采用脉冲电源，电源两端通过电流表3和电压表4与阳极7及阴极8连接。
取1.5L待处理的含氰含银电镀废水加入到电解槽中，其中银离子含量为1000mg/L，总氰含量为2000mg/L，将废水pH值调节并稳定在9；打开循环泵和增氧机，控制废水循环流速为100ml min-1，曝气速率为1.5L min-1；电解过程中控制脉冲电源参数：占空比为60％，脉冲频率为800Hz，电解电压为1.5V；每隔30min测定废水的含银量和总氰量。电解1.5h后，废水含银量为10mg/L，含氰量为80mg/L，停止反应。银回收率为99％，氰化物分解率为94％。反应结束后，拆下阴极，用蒸馏水洗净后，在空气中干燥，然后剥下电解银层，得到脉冲电解回收的银。回收的银SEM照片见图4，银颗粒大小均匀、结晶致密，粒径约4.5μm。相应的XRD图谱见图5，在(111)、(200)、(220)、(311)、(222)出现了明显的单质银晶体的5个特征衍射吸收峰，未发现除银外的特征峰，表明电解回收银纯度高，大于99.5％。
实施例2～9
采用实施例1中的处理装置和电镀废水，pH值控制在9.0，循环流速固定在100ml min-1，曝气速率固定在1.5L min-1，改变脉冲电源参数，重复实施例1中实施程序。不同电源参数下的反应时间，银回收率和氰分解率见表1。
表1
Claims (7)
1.含氰含银电镀废水处理装置，其特征在于设有电解槽、电源、循环泵、增氧机、电极组、管式液体分布器和曝气管；电极组、管式液体分布器和曝气管分别固定于电解槽底部，电极组包括阳极和阴极，电极与电源连通；至少一个管式液体分布器设于电极组的阴极边，管式液体分布器为一中空管体，管壁一侧设至少一个液体出口，管体顶部液体进口与循环泵出口连接；电极组的阳极边设至少一个曝气管，曝气管顶部接针孔式莲蓬头或砂芯曝气头，曝气管底部为气体进口，气体进口与增氧机连接；循环泵进口端与电解槽连通；
所述电源为脉冲直流电源。
2.如权利要求1所述的含氰含银电镀废水处理装置，其特征在于电解槽内设置至少一个电极组及配套的管式液体分布器、曝气管。
3.如权利要求1所述的含氰含银电镀废水处理装置，其特征在于阳极和阴极呈同轴排列。
4.如权利要求3所述的含氰含银电镀废水处理装置，其特征在于阳极与阴极之间的距离为45～50mm。
5.如权利要求1所述的含氰含银电镀废水处理装置，其特征在于所述液体出口朝向阴极。
6.如权利要求1所述的含氰含银电镀废水处理装置，其特征在于电源两端设有电流表和电压表。
7.含氰含银电镀废水的处理方法，其特征在于，采用如权利要求1所述含氰含银电镀废水处理装置，所述处理方法包括以下步骤：
1)将待处理含氰含银电镀废水加入电解槽中，调节pH值在8.5～9.5；
2)打开循环泵，控制循环流速在50～150ml/min，打开增氧机，控制曝气速率为1.0～3.0L/min；
3)系统稳定后，打开电解电源，控制脉冲直流电源参数：占空比为40％～60％，脉冲频率为800～1200Hz，电解电压为0.9～1.5V；
4)在反应过程中，阳极进行氰化物分解氧化反应，阴极进行金属银析出还原反应，每隔30min检测一次废水含银量和含氰量，当含银量小于10mg/L后，终止反应；
5)拆下阴极，用蒸馏水洗净后，在空气中干燥，然后剥下电解银层，得到回收的电解银。
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