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电絮凝处理重金属废水实验
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你可能喜欢高效去除生活饮用水中重金属的电絮凝方法
高效去除生活饮用水中重金属的电絮凝方法
【专利摘要】本发明涉及生活饮用水净化【技术领域】，具体为一种高效去除生活饮用水中重金属的电絮凝方法。采用镁或镁合金为阳极材料，采用不锈钢、石墨或钛合金等作为阴极，利用电化学作用及其产生的高活性氢氧化镁实现去除生活饮用水中重金属离子的目的，处理后各项水质指标均可符合饮用水标准。本发明采用镁或镁合金作为阳极，不仅不会引入有害的铁、铝离子，还会引入适量的对人体有益的镁离子和氢氧根，在去除水中有毒重金属离子的同时提高了水的饮用价值。与此同时，本发明对电絮凝结构进行了优化，其电极间距小、装填密度高的特点克服了生活饮用水源电导率低造成的体系电阻大、耗电量大、成本高的问题，适用于重金属超标饮用水或生活用水的净化处理。
【专利说明】高效去除生活饮用水中重金属的电絮凝方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生活饮用水净化【技术领域】，具体为一种高效去除生活饮用水中重金属的电絮凝方法。
【背景技术】
[0002]重金属一般指比重大于4.0，元素周期表中原子序数在24以上的金属。对水环境造成污染的重金属主要有砷、汞、镉、铅、铬、铜、锌、镍、锰、银等，其中以砷、汞、镉、铅毒性最大，且难处理，是饮用水、生活用水和灌溉用水最为常见的重金属污染物。
[0003]20世纪50-70年代，日本先后发生轰动世界的“水俣病”事件和“骨痛病”事件，对人的身体和心理造成了极为严重且不可逆转的伤害。这两起事件均被列入世界“八大公害”事件，足见其危害之大，影响之深远，而其罪魁祸首分别是饮用水汞超标和镉超标。在此之后，水体重金属污染受到越来越多的重视，但是工业的持续快速发展和人类活动的日益加剧，仍然使得重金属污染成为越来越严重的水环境问题。全世界均存在饮用水和生活用水重金属超标现象，仅孟加拉国就有7000万人暴露在砷超标的生活用水中，我国以及南美、北美、澳洲、欧洲和东南亚部分国家也深受其害。在我国，镉、铅污染问题也日益严重。广东、广西、湖南、四川、浙江等地多次报道水体镉污染和“镉大米”事件，2008年的全国性调查结果表明，我国市面上有10%的大米镉超标。近年来我国铅污染也日益严重，山西、河南、湖南、广东等多地频繁爆发铅污染和“血铅”事件，对人体尤其是儿童带来极大的伤害。2010年的全国性调查结果表明我国约有1/5的耕地受到了重金属污染，且这一比例在逐年上涨。土壤重金属污染后极难修复，如不及时加以控制，将对农业、生态和人类健康造成不可逆转的破坏性影响。
[0004]以上重金属事件的根源均在于饮用水、生活用水和灌溉用水重金属超标，解决饮用水、生活用水和灌溉用水重金属超标问题迫在眉睫。然而，针对饮用水、生活用水和灌溉用水重金属超标问题，目前并没有高效、低成本、绿色的处理技术。由于饮用水、生活用水和灌溉用水中的重金属已经被大大稀释，其共性是浓度较低，水量大。现有可行的处理技术主要有吸附、离子交换、反渗透，但都存在各自的问题。重金属吸附剂一般制成颗粒，吸附活性不高，吸附量有限，且不易再生，水量大时会产生大量危险固体废物。离子交换材料选择性不佳，在去除水中重金属离子的同时，会除去水中的镁、钙等矿物质成分，并释放出大量的氢离子或钠离子，增加水的酸度或盐度，不利于人体健康，且成本较高。反渗透法对进水要求高，前处理工序繁琐，投资和运行成本高，且会将水中的所有矿物质元素全部去除，使人体无法通过饮水获取所需的有益元素。另外，反渗透产生的含重金属离子的浓水需要进一步处理，延长了处理线，进一步增加了成本。
[0005]与以上传统技术相比，电絮凝法在去除水中中、低浓度重金属时具有去除率高，渣量少且可回收，成本适中等优点。然而，现有电絮凝技术一般采用铁、铝作为牺牲阳极，处理后的水会出现变色、发浑以及铁、铝离子超标(饮用水标准规定铁、铝的上限值分别为
0.3mg/L和0.2mg/L)带来的健康问题，不适宜用于生活饮用水处理。另外，饮用水、生活用水和灌溉用水的电导率一般较低，不适合用电化学方法进行处理。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种高效去除生活饮用水中重金属的电絮凝方法，可在去除水中重金属离子的同时，引入适量镁离子和氢氧根，形成对人体健康有益的弱碱性矿物质水。
[0007]本发明的技术方案是:
[0008]一种高效去除生活饮用水中重金属的电絮凝方法，采用镁或镁合金为阳极材料，利用电化学作用及其产生的高活性氢氧化镁实现去除生活饮用水中重金属离子的目的。
[0009]所述的高效去除生活饮用水中重金属的电絮凝方法，阳极材料直接采用镁或镁合金板材；或者，阳极材料采用镁粉粉末冶金制作成多孔镁电极，其孔径在0.5~1000 μ m,孔隙率在5%~40%。
[0010]所述的高效去除生活饮用水中重金属的电絮凝方法，优选的，多孔镁电极的孔径在100~500 μ m,孔隙率在10 %~30 %。
[0011]所述的高效去除生活饮用水中重金属的电絮凝方法，多孔镁电极的制作方法为:选用粒径在5~500目的纯镁粉或镁合金粉，压成片，然后在氩气气氛保护下，在480~550°C下烧结成多孔镁或镁合金片；或者，在氩气保护下用热压的方法一步直接制成多孔镁或镁合金片。
[0012]所述的高效去除生活饮用水中重金属的电絮凝方法，优选的，选用粒径在5~50目的纯镁粉或镁合金粉。
[0013]所述的高效去除生活饮用水中重金属的电絮凝方法，具体工艺参数如下:
[0014]重金属超标生活饮用水pH值为5.5~8，采用电流密度0.2~lOmA/cm2，工作电压为0.1~5V，极板间距为I~5mm，电解时间为30~480s，出水静置时间不少于15min，上清液悬浮物含量不高于0.05mg/L ;处理每吨水耗电量为0.01~0.4kwh,消耗金属镁5~75g,电极使用寿命达10000小时以上。
[0015]所述的高效去除生活饮用水中重金属的电絮凝方法，根据需要在静置澄清后，增加一级过滤。
[0016]所述的高效去除生活饮用水中重金属的电絮凝方法，电化学过程不会向水中引入除镁离子和氢氧根之外的任何离子，且不存在其它任何有害因素；处理后，水中镁离子含量在I~120mg/L，pH值在7.1~8.5之间，符合饮用水标准，且属于对人体有益的弱碱性矿物质水。
[0017]所述的高效去除生活饮用水中重金属的电絮凝方法，同时或单独地去除饮用水、生活用水或农田灌溉用水中的砷、镉、铅、铬、汞、铜、锌、镍、锰、银之一种或两种以上重金属离子，且不产生任何有害因素，出水静置澄清后，达到饮用水标准。
[0018]所述的高效去除生活饮用水中重金属的电絮凝方法，电化学过程产生的高活性氢氧化镁具有很强的吸附能力，有效吸附饮用水或生活用水中的微生物、泥沙悬浮物，形成絮体通过沉降去除，达到深度净化的目的。
[0019]本发明的设计思想是:
[0020]研究发现，新生成的氢氧化镁具有很高的活性，能有效地吸附水中的重金属离子和其它悬浊物，一起形成絮状物而沉淀，实现去除重金属的目的。本发明采用镁或镁合金作为阳极，在电化学过程中不仅不会引入对人体有害的铁、铝离子，还会引入适量的对人体有益的镁离子，在去除水中有毒重金属离子的同时提高了水的饮用价值。与此同时，氢氧化镁在水中少量溶解电离出的氢氧根会使水呈弱碱性，也对人体健康有益。由于氢氧化镁絮体均匀细小，不易出现堵塞问题，本发明采用高密度装填结构，极板间距小，表面积大，系统电阻很低，可适用于低电导率的生活饮用水和灌溉用水处理。
[0021]本发明方法的关键在于选用镁或镁合金作为阳极材料，并将电絮凝处理器制成高密度装填结构，用以处理重金属离子超标的饮用水或生活用水。
[0022]选用镁或镁合金作为阳极材料，可在去除重金属离子的同时不引入任何有害因素，同时形成弱碱性、含适量镁离子的饮用水，其基本原理可用以下反应式表示:
[0023]阴极反应:2H20+2e-—H2 f +20F
[0024]阳极反应:Mg_2e_— Mg2+
【权利要求】
1.一种高效去除生活饮用水中重金属的电絮凝方法，其特征在于，采用镁或镁合金为阳极材料，利用电化学作用及其产生的高活性氢氧化镁实现去除生活饮用水中重金属离子的目的。
2.按照权利要求1所述的高效去除生活饮用水中重金属的电絮凝方法，其特征在于，阳极材料直接采用镁或镁合金板材；或者，阳极材料采用镁粉粉末冶金制作成多孔镁电极，其孔径在0.5~1000 μ m,孔隙率在5 %~40 %。
3.按照权利要求1所述的高效去除生活饮用水中重金属的电絮凝方法，其特征在于，优选的，多孔镁电极的孔径在100~500 μ m，孔隙率在10%~30%。
4.按照权利要求2或3所述的高效去除生活饮用水中重金属的电絮凝方法，其特征在于，多孔镁电极的制作方法为:选用粒径在5~500目的纯镁粉或镁合金粉，压成片，然后在氩气气氛保护下，在480~550°C下烧结成多孔镁或镁合金片；或者，在氩气保护下用热压的方法一步直接制成多孔镁或镁合金片。
5.按照权利要求4所述的高效去除生活饮用水中重金属的电絮凝方法，其特征在于，优选的，选用粒径在5~50目的纯镁粉或镁合金粉。
6.按照权利要求1所述的高效去除生活饮用水中重金属的电絮凝方法，其特征在于，具体工艺参数如下:
重金属超标生活饮用水pH值为5.5~8，采用电流密度0.2~lOmA/cm2，工作电压为.0.1~5V，极板间距为1~5mm，电解时间为30~480s，出水静置时间不少于15min，上清液悬浮物含量不高于0.05mg/L ;处理每吨水耗电量为0.01~0.4kwh,消耗金属镁5~75g，电极使用寿命达10000小时以上。
7.按照权利要求6所述的高效去除生活饮用水中重金属的电絮凝方法，其特征在于，根据需要在静置澄清后，增加一级过滤。
8.按照权利要求6所述的高效去除生活饮用水中重金属的电絮凝方法，其特征在于，电化学过程不会向水中引入除镁离子和氢氧根之外的任何离子，且不存在其它任何有害因素；处理后，水中镁离子含量在I~120mg/L，pH值在7.1~8.5之间，符合饮用水标准，且属于对人体有益的弱碱性矿物质水。
9.按照权利要求6所述的高效去除生活饮用水中重金属的电絮凝方法，其特征在于，同时或单独地去除饮用水、生活用水或农田灌溉用水中的砷、镉、铅、铬、汞、铜、锌、镍、锰、银之一种或两种以上重金属离子，且不产生任何有害因素，出水静置澄清后，达到饮用水标准。
10.按照权利要求6所述的高效去除生活饮用水中重金属的电絮凝方法，其特征在于，电化学过程产生的高活性氢氧化镁具有很强的吸附能力，有效吸附饮用水或生活用水中的微生物、泥沙悬浮物，形成絮体通过沉降去除，达到深度净化的目的。
【文档编号】C02F1/62GKSQ
【公开日】日
申请日期:日
优先权日:日
【发明者】尚建库, 徐正超
申请人:张家港格林台科环保设备有限公司电絮凝-过滤法去除源水中微量有机物_图文_百度文库
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电絮凝-过滤法去除源水中微量有机物
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