公布日：2023.11.17
申请日：2023.09.12
分类号：C02F1/461(2023.01)I;C02F101/20(2006.01)N;C02F101/22(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种低浓度重金属废水的处理方法、处理装置及应用。所述处理方法包括：使低浓度重金属废水与铁单质和碳材料组成自电解反应体系进行自发电解反应；并且在自电解反应体系中设置电极施加脉冲电流，同步进行外加电解反应，以使所述低浓度重金属废水中的重金属离子被去除。本发明所提供的技术方案针对低浓度的重金属废水进行了专门设计，通过由废水、铁单质和碳材料构成的原电池体系发生的自发电解反应和外界施加的脉冲电流引起的外加电解反应的相互协同作用，显著提高了电化学反应对于低浓度的重金属离子的捕获程度，进而能够显著降低低浓度重金属废水中的重金属含量，避免了低浓度重金属废水的长期排放对于自然环境的危害性。
权利要求书
1.一种低浓度重金属废水的处理方法，其特征在于，包括：使低浓度重金属废水与铁单质和碳材料组成自电解反应体系进行自发电解反应；并且在所述自电解反应体系中设置电极，并施加脉冲电流，在所述自发电解反应进行的同时同步进行外加电解反应，以使所述低浓度重金属废水中的重金属离子被去除。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述低浓度废水是指其中的重金属离子含量在排放标准以下的废水；优选的，所述重金属离子包括Zn2+、Pb2+、Mn2+、Cu2+、Ni2+中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述低浓度废水中铅的含量小于3300mg/kg，汞的含量小于0.5mg/kg，镉的含量小于5mg/kg，铬的含量小于50mg/kg，砷的含量小于100mg/kg。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述铁单质与碳材料组成多孔的填料，所述低浓度重金属废水填充进入所述填料的孔隙中形成所述自电解反应体系；优选的，所述自电解反应体系中的铁单质与碳材料的质量比为1∶1到10∶1；优选的，所述自电解反应体系中低浓度重金属废水与铁单质与碳材料的总质量的比例为0.5∶1到2∶1。
4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述电极包括相对设置的阳极板和阴极板；优选的，所述阳极板的表面材质包括铁；所述阴极板的表面材质包括铁。
5.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述阳极板和阴极板的间距为8-12mm；和/或，所述阳极板和阴极板交替间隔设置有多组。
6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述脉冲电流的阴极电流密度为20-40mA/cm2，脉冲周期为2-4s，占空比为50-25％。
7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，还包括：在进行所述自发电解反应和外加电解反应前，将所述低浓度重金属废水的pH调整至3-5；和/或，所述低浓度重金属废水中还添加有螯合剂、表面活性剂、络合剂、有机酸、无机酸中的任意一种或两种以上的组合。
8.权利要求1-7中任意一项所述的处理方法在处理微晶石墨矿石的浮选废水中的应用。
9.一种低浓度重金属废水的处理装置，其特征在于，包括内电解模块和外电解模块；所述内电解模块包括电解反应池以及填充于所述电解反应池中的铁单质和碳材料，所述铁单质和碳材料能够与低浓度重金属废水共同组成自电解反应体系；所述外电解模块包括电源以及电极，所述电极设置于所述电解反应池中，所述电源能够通过所述电极向所述自电解反应体系施加脉冲电流。
10.根据权利要求9所述的处理装置，其特征在于，所述电极表面包裹有多孔隔离层，以使所述电极与铁单质和碳材料电性隔离；和/或，所述电解反应池底部沿重力方向依次设置有粗分离层、细分离层以及液体排出通道；优选的，还包括浮选沉淀池以及排污池，所述浮选沉淀池与所述处理装置的进液通道相连通，所述液体排出通道与所述排污池相连通。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种低浓度重金属废水的处理方法、处理装置及应用。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
第一方面，本发明提供一种低浓度重金属废水的处理方法，其包括：
使低浓度重金属废水与铁单质和碳材料组成自电解反应体系进行自发电解反应；
并且在所述自电解反应体系中设置电极，并施加脉冲电流，在所述自发电解反应进行的同时同步进行外加电解反应，以使所述低浓度重金属废水中的重金属离子被去除。
第二方面，本发明还提供一种上述处理方法在处理微晶石墨矿石的浮选废水中的应用。
第三方面，本发明还提供一种低浓度重金属废水的处理装置，其包括内电解模块和外电解模块；所述内电解模块包括电解反应池以及填充于所述电解反应池中的铁单质和碳材料，所述铁单质和碳材料能够与低浓度重金属废水共同组成自电解反应体系；所述外电解模块包括电源以及电极，所述电极设置于所述电解反应池中，所述电源能够通过所述电极向所述自电解反应体系施加脉冲电流。
基于上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：
本发明所提供的技术方案针对低浓度的重金属废水进行了专门设计，通过由废水、铁单质和碳材料构成的原电池体系发生的自发电解反应和外界施加的脉冲电流引起的外加电解反应的相互协同作用，显著提高了电化学反应对于低浓度的重金属离子的捕获程度，进而能够显著降低低浓度重金属废水中的重金属含量，避免了低浓度重金属废水的长期排放对于自然环境的危害性。
（发明人：毋应科;王洁;向富维;李子坤;黄友元）