公布日：2023.11.17

申請日：2023.09.12

分類號：C02F1/461(2023.01)I;C02F101/20(2006.01)N;C02F101/22(2006.01)N

摘要

本發明公開了一種低濃度重金屬廢水的處理方法、處理裝置及應用。所述處理方法包括：使低濃度重金屬廢水與鐵單質和碳材料組成自電解反應體系進行自發電解反應；并且在自電解反應體系中設置電極施加脈沖電流，同步進行外加電解反應，以使所述低濃度重金屬廢水中的重金屬離子被去除。本發明所提供的技術方案針對低濃度的重金屬廢水進行了專門設計，通過由廢水、鐵單質和碳材料構成的原電池體系發生的自發電解反應和外界施加的脈沖電流引起的外加電解反應的相互協同作用，顯著提高了電化學反應對于低濃度的重金屬離子的捕獲程度，進而能夠顯著降低低濃度重金屬廢水中的重金屬含量，避免了低濃度重金屬廢水的長期排放對于自然環境的危害性。

權利要求書

1.一種低濃度重金屬廢水的處理方法，其特征在于，包括：使低濃度重金屬廢水與鐵單質和碳材料組成自電解反應體系進行自發電解反應；并且在所述自電解反應體系中設置電極，并施加脈沖電流，在所述自發電解反應進行的同時同步進行外加電解反應，以使所述低濃度重金屬廢水中的重金屬離子被去除。

2.根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述低濃度廢水是指其中的重金屬離子含量在排放標準以下的廢水；優選的，所述重金屬離子包括Zn2+、Pb2+、Mn2+、Cu2+、Ni2+中的任意一種或兩種以上的組合；優選的，所述低濃度廢水中鉛的含量小于3300mg/kg，汞的含量小于0.5mg/kg，鎘的含量小于5mg/kg，鉻的含量小于50mg/kg，砷的含量小于100mg/kg。

3.根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述鐵單質與碳材料組成多孔的填料，所述低濃度重金屬廢水填充進入所述填料的孔隙中形成所述自電解反應體系；優選的，所述自電解反應體系中的鐵單質與碳材料的質量比為1∶1到10∶1；優選的，所述自電解反應體系中低濃度重金屬廢水與鐵單質與碳材料的總質量的比例為0.5∶1到2∶1。

4.根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述電極包括相對設置的陽極板和陰極板；優選的，所述陽極板的表面材質包括鐵；所述陰極板的表面材質包括鐵。

5.根據權利要求4所述的處理方法，其特征在于，所述陽極板和陰極板的間距為8-12mm；和/或，所述陽極板和陰極板交替間隔設置有多組。

6.根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述脈沖電流的陰極電流密度為20-40mA/cm2，脈沖周期為2-4s，占空比為50-25％。

7.根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于，還包括：在進行所述自發電解反應和外加電解反應前，將所述低濃度重金屬廢水的pH調整至3-5；和/或，所述低濃度重金屬廢水中還添加有螯合劑、表面活性劑、絡合劑、有機酸、無機酸中的任意一種或兩種以上的組合。

8.權利要求1-7中任意一項所述的處理方法在處理微晶石墨礦石的浮選廢水中的應用。

9.一種低濃度重金屬廢水的處理裝置，其特征在于，包括內電解模塊和外電解模塊；所述內電解模塊包括電解反應池以及填充于所述電解反應池中的鐵單質和碳材料，所述鐵單質和碳材料能夠與低濃度重金屬廢水共同組成自電解反應體系；所述外電解模塊包括電源以及電極，所述電極設置于所述電解反應池中，所述電源能夠通過所述電極向所述自電解反應體系施加脈沖電流。

10.根據權利要求9所述的處理裝置，其特征在于，所述電極表面包裹有多孔隔離層，以使所述電極與鐵單質和碳材料電性隔離；和/或，所述電解反應池底部沿重力方向依次設置有粗分離層、細分離層以及液體排出通道；優選的，還包括浮選沉淀池以及排污池，所述浮選沉淀池與所述處理裝置的進液通道相連通，所述液體排出通道與所述排污池相連通。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種低濃度重金屬廢水的處理方法、處理裝置及應用。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：

第一方面，本發明提供一種低濃度重金屬廢水的處理方法，其包括：

使低濃度重金屬廢水與鐵單質和碳材料組成自電解反應體系進行自發電解反應；

并且在所述自電解反應體系中設置電極，并施加脈沖電流，在所述自發電解反應進行的同時同步進行外加電解反應，以使所述低濃度重金屬廢水中的重金屬離子被去除。

第二方面，本發明還提供一種上述處理方法在處理微晶石墨礦石的浮選廢水中的應用。

第三方面，本發明還提供一種低濃度重金屬廢水的處理裝置，其包括內電解模塊和外電解模塊；所述內電解模塊包括電解反應池以及填充于所述電解反應池中的鐵單質和碳材料，所述鐵單質和碳材料能夠與低濃度重金屬廢水共同組成自電解反應體系；所述外電解模塊包括電源以及電極，所述電極設置于所述電解反應池中，所述電源能夠通過所述電極向所述自電解反應體系施加脈沖電流。

基于上述技術方案，與現有技術相比，本發明的有益效果至少包括：

本發明所提供的技術方案針對低濃度的重金屬廢水進行了專門設計，通過由廢水、鐵單質和碳材料構成的原電池體系發生的自發電解反應和外界施加的脈沖電流引起的外加電解反應的相互協同作用，顯著提高了電化學反應對于低濃度的重金屬離子的捕獲程度，進而能夠顯著降低低濃度重金屬廢水中的重金屬含量，避免了低濃度重金屬廢水的長期排放對于自然環境的危害性。

（發明人：毋應科;王潔;向富維;李子坤;黃友元）