一種用于深度處理胺肟化生產(chǎn)廢水的電化學氧化裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于深度處理胺肟化生產(chǎn)廢水的電化學氧化裝置，包括直流穩(wěn)壓電源(1)、恒流泵(2)、貯槽(3)、高級氧化池(4)、排水貯槽（5），所述反應池中設置有與電源連接的鈦片基底的氧化物陽極和不銹鋼陰極組成的電極陣列，通過鈦片基底的氧化物陽極，不銹鋼陰極組成的電極陣列，利用陽極的高電位及催化活性來直接氧化或直接礦化水中的有機物，具有比一般的化學反應更強的氧化能力，主要以電子為試劑，不用多加其它藥劑。本發(fā)明由于采用上述結構，適應性廣、操作簡便靈活、無需添加氧化還原劑，對環(huán)境友好，維護簡便，可連續(xù)運行。
【專利說明】一種用于深度處理胺肟化生產(chǎn)廢水的電化學氧化裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及廢水處理領域，特別涉及一種用于深度處理胺肟化生產(chǎn)廢水的電化學氧化裝置。

【背景技術】
[0002]目前廢水中難降解有機化合物的數(shù)量與種類與日俱增，其危害日益嚴重，已成為水污染控制的焦點問題。近年來，己內酰胺生產(chǎn)和需求量不斷地增加，然而其生產(chǎn)工藝流程長，循環(huán)物料量大，副產(chǎn)物和中間產(chǎn)物多，廢水的成份復雜、毒性高且屬高濃度含氮有機廢水。目前企業(yè)普遍使用生物法降解水中有機物，生物法優(yōu)點是運行費用低，但是處理含有生物難降解有機化合物廢水的效果不明顯。生化出水亟需進一步深度處理，以達到排放標準。
[0003]電催化高級氧化法能在常溫常壓下，通過有催化活性的電極反應直接或間接產(chǎn)生輕基自由基，從而有效氧化降解難生化污染物，其優(yōu)勢在于處理效率高、操作簡便與環(huán)境兼容。在電化學工業(yè)中，陽極材料的選擇是一個極為重要的問題，應用在廢水處理中陽極，使用環(huán)境較苛刻，需要選擇耐沖刷，性質穩(wěn)定，催化能力強，經(jīng)濟效益高的電極材料。本發(fā)明涉及一種用于深度處理胺肟化生產(chǎn)廢水的電化學氧化裝置，其核心是陽極材料的制備方法。所制備的二氧化鉛電極由于具有高析氧電位、高催化活性和穩(wěn)定性。其基本原理是通過利用陽極電催化氧化技術，在陽極產(chǎn)生羥基自由基(.0H)等氧化物降解有機物，使有機大分子變成C0#PH20。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種深度己內酰胺氨肟化工藝生產(chǎn)廢水的電化學高級氧化裝置，所形成的裝置結構簡單，操作方便，運行穩(wěn)定，可以根據(jù)廢水的水質狀況，通過改變裝置的電壓、廢水停留時間，高效經(jīng)濟的處理有機廢水。
[0005]其具體技術方案如下:
一種用于深度處理胺肟化生產(chǎn)廢水的電化學氧化裝置，包括直流穩(wěn)壓電源(I)、恒流泵
(2)、貯槽(3)、高級氧化池(4)、排水貯槽(5)，所述貯槽(3)和排水貯槽(5)分別與高級氧化池(4)連接，貯槽(3)與高級氧化池(4)之間設置有恒流泵(2)，所述反應池中設置有與電源連接的鈦片基底的氧化物陽極和不銹鋼陰極組成的電極陣列，所述鈦片基底的氧化物陽極以鈦為基底，其表面依次設置有中間層和氧化層，中間層為SnOjP Sb 205的混合層，氧化層為PbO2層。
[0006]所述不銹鋼陰極為網(wǎng)狀。
[0007]所述高級氧化池(4)的內壁上設置有供電極抽插的插槽(6)。
[0008]所述中間層的厚度為0.2-0.4_，氧化層的厚度為0.2-0.4_。
[0009]所述鈦片基底的氧化物陽極是以鈦為基底，在其表面先通過涂刷熱分解氧化法得到Sn02和Sb205的中間層，然后再通過電化學方法沉積Pb02，以制得Ti/( Sn02,Sb205)-Pb02 的陽極； 具體步驟如下:(1)鈦片的預處理:將鈦片用砂紙打磨，呈現(xiàn)出光亮色澤，用濃度為15-20%的鹽酸浸泡以除去鈦片表面的氧化層，然后用去離子水沖洗；
(2)向處理好的鈦片涂均三氯化銻與四氯化錫配的乙醇溶液，當兩面涂勻后于70-80攝氏度條件下烘干，取出后放于馬弗爐中在400-550攝氏度條件下煅燒10-15分鐘，上述步驟重復4-10次，最后一次的煅燒時間為I小時，得到具備中間層的電極I ;
所述三氯化銻與四氯化錫配的乙醇溶液中錫與銻的摩爾比為10:1至5:1 ;
(3)取適量黃色氧化鉛及硝酸銅加水和硝酸使之溶解并控制其pH=l得到電解液，其中黃色氧化鉛濃度為5-10g/L，硝酸銅濃度為10-20g/L ；
(4)將步驟2制得的電極I置于步驟3中的電解液中，以兩片不銹鋼網(wǎng)為陰極，在75-80攝氏度條件下通電，控制電流為0.5A-1A，攪拌，電解5-6小時后得到鈦片基底的氧化物陽極。
[0010]本發(fā)明的電化學氧化裝置其核心是①高級氧化池中陽極的制備技術，陽極是以鈦片為基底，通過熱涂刷法刷成含有Sn，Sb的中間層，再通過電沉積的方法制成Ti/Sb, Sn-PbO2電極。②陰極則為廉價耐用的不銹鋼網(wǎng)，網(wǎng)狀的設計使得廢水能在氧化池中有效流動，增大的廢水的氧化效率。③氧化池的抽拉式設計，如圖2所示，通過在電解槽的邊緣設計抽拉縫隙，使得電極可以自由增加減少，及時維護。
[0011]本發(fā)明由于采用上述結構，
1.調節(jié)電壓和廢水的停留時間可以有效的控制有機物降解的速率。
[0012]2.廢水處理過程中主要發(fā)生了羥基自由基氧化，陽極氧化，電混凝作用。
[0013]3.由本專利方法制備的陽極材料機械強度高，在電解過程中不易被腐蝕，不易與反應物和生成物發(fā)生反應，電極表面或涂層不易發(fā)生龜裂；抗腐蝕能力強，不易被氧化，不易在電極表面形成沉積物；
電極材料容易加工，易于拆換和按需制成不同大小及形狀；
4.采用此陽極的氧化裝置，可以有效的處理處理胺肟化生產(chǎn)廢水，裝置裝配靈活，可根據(jù)實際需要設計陽極大小，陽極易于制備和維護，成本低廉，使用壽命長，具有良好的環(huán)境和經(jīng)濟效益。
[0014]由于本發(fā)明的核心技術在于陽極的材料及其制備方法，所以需要詳細陳述其技術效果，另外采用此陽極的氧化裝置的有益效果也需要說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為鈦片基底的氧化物陽極制作工藝流程和工作原理圖，Ia為鈦片基底的氧化物陽極制作工藝流程圖，Ib為鈦片基底的氧化物陽極的工作原理圖；
圖2為工藝流程的示意圖；
圖3為氧化池設計圖；
圖4為本發(fā)明中鈦片基底的氧化物陽極放大500倍的SEM圖；
圖5為本發(fā)明中鈦片基底的氧化物陽極放大2000倍的SEM圖；
其中:電源-1、恒流泵_2、貯槽_3、高級氧化池_4、排水貯槽-5，插槽-6。

【具體實施方式】
[0016]下面結合實施例和附圖對本發(fā)明進行說明。
[0017]實施例1
一種用于深度處理胺肟化生產(chǎn)廢水的電化學氧化裝置，包括直流穩(wěn)壓電源(I)、恒流泵(2)、貯槽(3)、高級氧化池(4)、排水貯槽(5)，所述貯槽(3)和排水貯槽(5)分別與高級氧化池(4)連接，貯槽(3)與高級氧化池(4)之間設置有恒流泵(2)，所述反應池中設置有與電源連接的鈦片基底的氧化物陽極和不銹鋼陰極組成的電極陣列，所述鈦片基底的氧化物陽極以鈦為基底，其表面依次設置有中間層和氧化層，中間層為SnOjP Sb 205的混合層，氧化層為？1302層；
所述不銹鋼陰極為網(wǎng)狀。
[0018]所述高級氧化池(4)的內壁上設置有供電極抽插的插槽(6)。
[0019]其中鈦片基底的氧化物陽極的制備方法如下:
(1)鈦片的預處理:將鈦片用砂紙打磨，呈現(xiàn)出光亮色澤，用濃度為15-20%的鹽酸浸泡15 min，然后用去離子水沖洗；
(2)向處理好的鈦片涂均三氯化銻與四氯化錫配的乙醇溶液錫與銻的摩爾比為10:1，刷涂液濃度20mg/cm3 (刷涂液濃度可以根據(jù)涂刷面的實際大小改變，保持錫與銻的摩爾比不變，根據(jù)濃度改變涂刷次數(shù))，為當兩面涂勻后于70-80攝氏度條件下烘干，取出后放于馬弗爐中在400~550攝氏度條件下煅燒10-15分鐘，上述步驟重復四次，最后一次的煅燒時間為I小時，得到具備中間層的電極I ;
(3)配置含有黃色氧化鉛10g/L，硝酸銅20g/L的水溶液,加硝酸使之溶解并控制其pH= I得到電解液；
(4)將步驟2制得的電極I置于步驟3中的電解液中，以兩片不銹鋼網(wǎng)為陰極，在75-80攝氏度條件下通電，控制電流為0.5A-1A，攪拌，電解5-6小時后得到鈦片基底的氧化物陽極。
[0020]實施例2
一種用于深度處理胺肟化生產(chǎn)廢水的電化學氧化裝置，包括直流穩(wěn)壓電源(I)、恒流泵
(2)、貯槽(3)、高級氧化池(4)、排水貯槽(5)，所述貯槽(3)和排水貯槽(5)分別與高級氧化池(4)連接，貯槽(3)與高級氧化池(4)之間設置有恒流泵(2)，所述反應池中設置有與電源連接的鈦片基底的氧化物陽極和不銹鋼陰極組成的電極陣列，所述鈦片基底的氧化物陽極以鈦為基底，其表面依次設置有中間層和氧化層，中間層為SnOjP Sb 205的混合層，氧化層為？1302層；
所述不銹鋼陰極為網(wǎng)狀。
[0021]所述高級氧化池(4)的內壁上設置有供電極抽插的插槽(6)。
[0022]其中鈦片基底的氧化物陽極的制備方法如下:
(1)鈦片的預處理:將鈦片用砂紙打磨，呈現(xiàn)出光亮色澤，用濃度為15-20%的鹽酸浸泡40 min，然后用去離子水沖洗；
(2)向處理好的鈦片涂均三氯化銻與四氯化錫配的乙醇溶液錫與銻的摩爾比為5:1，刷涂液濃度10mg/cm3 (刷涂液濃度可以根據(jù)涂刷面的實際大小改變，保持錫與銻的摩爾比不變，根據(jù)濃度改變涂刷次數(shù))，為當兩面涂勻后于70-80攝氏度條件下烘干，取出后放于馬弗爐中在400~550攝氏度條件下煅燒10-15分鐘，上述步驟重復四次，最后一次的煅燒時間為I小時，得到具備中間層的電極I;
(3)配置含有黃色氧化鉛5g/L,硝酸銅10g/L的水溶液,加硝酸使之溶解并控制其pH=l得到電解液；
(4)將步驟2制得的電極I置于步驟3中的電解液中，以兩片不銹鋼網(wǎng)為陰極，在75-80攝氏度條件下通電，控制電流為0.5A-1A，攪拌，電解5-6小時后得到鈦片基底的氧化物陽極。
[0023]圖1所示為陽極制作工藝流程和工作原理圖，圖中Α、Β、0χ和Re分別代表了底物、產(chǎn)物、催化劑的氧化態(tài)(高能態(tài)、具有催化氧化性)和催化劑的還原態(tài)(低能態(tài)、不具有催化氧化性)；溶液中的A不斷被催化氧化為B，而Ox在外加電壓下氧化為Re，Re在將A氧化B之后被重新還原為0x，如此循環(huán)往復。
[0024]根據(jù)圖2所示，高級氧化裝置中直流穩(wěn)壓電源提供電壓，由調節(jié)輸出電壓控制處理廢水的效率和時間。恒流泵可向氧化池源源不斷輸入待處理的廢水，排水貯槽用于廢水存放，通過此槽取樣可以分析氧化池對廢水的處理效果。
[0025]根據(jù)圖3所示，氧化池是一個頂端敞口的有機玻璃立方體容器，在距離頂部10mm-20mm處有墊片一對,此項設計是為了把陽極墊高，使得廢水能順利在氧化池內流通，電解槽內部粘上兩塊有機玻璃條組成的抽屜式凹槽，使得電極可以有效固定其中，并且在水處理的過程中不發(fā)生擾動，陽極，陰極的上端由導線分別連接至直流穩(wěn)壓電源的正極和負極，廢水從氧化池的的底部進入后，經(jīng)過氧化池的一段停留時間氧化降解，排出到排水貯槽。
[0026]圖4、圖5的掃描電鏡SM提供了所制備電極的微觀結構。
[0027]本發(fā)明的工作過程如下:
1.安裝并固定陽極、陰極于反應池內，連接好導線。
[0028]2.取一定量的廢水，用酸溶液調節(jié)廢水溶液的pH后注入貯槽，打開恒流泵，使廢水穩(wěn)定地進入氧化池。
[0029]3.連接電源與陰陽兩極，打開直流穩(wěn)壓電源，開始電化學反應。
[0030]實施案例一:；利用上述的制備方法值得所需陽極，處理山東某己內酰胺氨肟化工藝生產(chǎn)廢水，廢水水質為:C0D約6400mg.L—1，氨氮約255π^.?Λ ρΗ=11_13，通過設計處理池容積4L ;陽極面積:30cm2 (兩塊)，陰極面積:30 cm2 (叁塊)；
裝置先裝滿4L已調好pH=3的廢水(&504調)，在不同條件下通電，先靜態(tài)處理3h，保證處理池中的4L廢水處理合格，后打開恒流泵，控制進出水流量及停留時間，按照下列不同條件處理，每小時取樣一次，監(jiān)測水池出口水樣的COD和氨氮，每次試驗連續(xù)運行，出水COD穩(wěn)定在 1000-1300 mg/L,去除率約 84.4-79.7%，氨氮 80-90 mg/L,去除率約為 68.7-64.7%。
[0031]實施案例二:利用上述裝置深度處理COD較小的廢水:某廠生化廢水生化處理后未達標水質，進水C0D=200-400mg/L左右，經(jīng)過處理后COD小于50mg/L，運行成本小于10元/噸。
[0032]上述實施例為本發(fā)明的兩個實施例子，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神與技術下所作的改變、修飾或替代，均應為等效的置換，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種用于深度處理胺肟化生產(chǎn)廢水的電化學氧化裝置，其特征在于:包括直流穩(wěn)壓電源(1)、恒流泵⑵、貯槽(3)、高級氧化池(4)、排水貯槽(5),所述貯槽(3)和排水貯槽(5)分別與高級氧化池(4)連接，貯槽(3)與高級氧化池(4)之間設置有恒流泵(2)，所述反應池中設置有與電源連接的鈦片基底的氧化物陽極和不銹鋼陰極組成的電極陣列，所述鈦片基底的氧化物陽極以鈦為基底，其表面依次設置有中間層和氧化層，中間層為3！102和313205的混合層，氧化層為？130 2層。
2.如權利要求1所述的用于深度處理胺肟化生產(chǎn)廢水的電化學氧化裝置，其特征在于:所述不銹鋼陰極為網(wǎng)狀。
3.如權利要求1所述的用于深度處理胺肟化生產(chǎn)廢水的電化學氧化裝置，其特征在于:所述高級氧化池(4)的內壁上設置有供電極抽插的插槽“)。
4.如權利要求1所述的用于深度處理胺肟化生產(chǎn)廢水的電化學氧化裝置，其特征在于:所述中間層的厚度為0.2-0.4111111，氧化層的厚度為0.2-0.4111111。
5.如權利要求1所述的用于深度處理胺肟化生產(chǎn)廢水的電化學氧化裝置，其特征在于:所述鈦片基底的氧化物陽極是以鈦為基底，在其表面先通過涂刷熱分解氧化法得到&102和％205的中間層，然后再通過電化學方法沉積？602，以制得11/ ( 81102,81^205)~？^02 的陽極； 具體步驟如下:(1)鈦片的預處理:將鈦片用砂紙打磨，呈現(xiàn)出光亮色澤，用濃度為15-20%的鹽酸浸泡以除去鈦片表面的氧化層，然后用去離子水沖洗； (2)向處理好的鈦片涂均三氯化銻與四氯化錫配的乙醇溶液，當兩面涂勻后于70-80攝氏度條件下烘干，取出后放于馬弗爐中在400-550攝氏度條件下煅燒10-15分鐘，上述步驟重復4-10次，最后一次的煅燒時間為1小時，得到具備中間層的電極1 ； 所述三氯化銻與四氯化錫配的乙醇溶液中錫與銻的摩爾比為10:1至5:1 ； (3)取適量黃色氧化鉛及硝酸銅加水和硝酸使之溶解并控制其邱=1得到電解液，其中黃色氧化鉛濃度為5-108/1，硝酸銅濃度為10-208/1 ； (4)將步驟2制得的電極1置于步驟3中的電解液中，以兩片不銹鋼網(wǎng)為陰極，在75-80攝氏度條件下通電，控制電流為0.5八-1八，攪拌，電解5-6小時后得到鈦片基底的氧化物陽極。
【文檔編號】C02F1/467GK104495989SQ201410813035
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月24日 優(yōu)先權日:2014年12月24日
【發(fā)明者】于萍, 彭瑞超, 羅運柏 申請人:武漢大學