專利名稱：：不銹鋼酸洗后廢酸再生的電解裝置及再生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于電解工藝應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及不銹鋼酸洗后廢酸再生的電解裝置及再生方法。技術(shù)背景-目前國(guó)內(nèi)外處理不銹鋼酸洗廢液的方法是化學(xué)法，即采用酸、堿中和的辦法使氟離子生成某種難溶鹽類析出，處理后的溶液直接排放；或采用減壓蒸餾法，通過(guò)加入濃硫酸將廢酸中氟離子及硝酸根離子以氟化氫和二氧化氮的形式蒸餾出來(lái)，再通過(guò)吸收池吸收。顯然這兩種處理方法對(duì)環(huán)境都會(huì)造成嚴(yán)重的污染或造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。文獻(xiàn)"冷軋不銹鋼酸洗廢酸焙燒法回收工藝評(píng)述"(《寶鋼技術(shù)》2003年增刊)中提出利用焙燒法處理廢酸，雖然技術(shù)成熟，但是過(guò)程產(chǎn)生大量有害氣體，同時(shí)需要大型氣體吸收設(shè)備，存在二次污染，因向應(yīng)用前景不明朗。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種不銹鋼酸洗后廢酸再生的電解裝置及再生方法，目的是將廢酸中的金屬離子通過(guò)電解處理后從溶液中去除，從而使廢酸再生。本發(fā)明所提供的不銹鋼酸洗后廢酸再生的電解裝置，有一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制的恒壓恒流電源與多個(gè)裝有不銹鋼酸洗后的廢酸作為電解質(zhì)溶液的電解池組成，電解池中裝有多只電極，使用多路輸入/輸出恒壓恒流電源，將電源的負(fù)極輸出端接頭與電解池中的多支陰極電極接線柱相連接，將電源的正極輸出端接頭與電解池中的多個(gè)陽(yáng)極電極連接，電解池中的多支陰極電極和多支陽(yáng)極電極采用并聯(lián)或串聯(lián)的方式連接，多個(gè)電解池之間通過(guò)串聯(lián)方式連接，所述電極材料，包括導(dǎo)電的金屬或非金屬，其形狀為線形或板狀或筒狀。所述電解池中電極的連接方式，包括多陽(yáng)極多陰極，多陽(yáng)極單陰極，多陰極單陽(yáng)極和單陽(yáng)極單陰極。所述電解池為單一電解池或多電解池串聯(lián)。在電解質(zhì)廢酸中加入不同濃度的硫酸鈉作為電解催化劑，以加速電沉積速率，達(dá)到縮短處理時(shí)間的目的。電解池中裝有多只電極，通過(guò)增大電極的反應(yīng)面積達(dá)到縮短處理時(shí)間和提高工作效率的目的。本發(fā)明所提供的利用上述電解裝置對(duì)不銹鋼酸洗后廢酸的再生方法是將處理不銹鋼后的廢酸作為電解質(zhì)裝入上述用于廢酸再生的電解裝置中，在3.5V左右的恒電壓下電解，廢酸處理模式采用流動(dòng)式或采用間歇式，電解時(shí)間視具體廢酸情況而定，通過(guò)電解減少溶液中的氫氧根，使溶液中氫離子濃度增大的同時(shí)，避免溶液中氟離子及硝酸根離子的電解還原，從而使廢酸再生。本發(fā)明中金屬離子的去除是通過(guò)電解還原的方式將金屬電沉積在電極表面，金屬離子的去除以及廢酸再生的電解反應(yīng)如下—(M",溶浪中存在的金屬a子)M"++"e—M(陰極反應(yīng))與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、與石灰中和法相比，本發(fā)明裝置及方法通過(guò)電解方式除去廢酸溶液中的金屬離子，過(guò)程中不產(chǎn)生沉積物，不產(chǎn)生二次污染物，同時(shí)再生后的酸溶液口」-以循環(huán)利用，避免了繁瑣、費(fèi)時(shí)費(fèi)力的金屬離子沉淀等程序，達(dá)到二次利用的目的，因而是一重大進(jìn)步。2、與減壓蒸餾法相比，本發(fā)明的裝置，由于使用電解池處理廢酸，過(guò)程不產(chǎn)生有毒、有害的污染性廢氣，避免使用氣體收集裝置，因而克服了該技術(shù)的局限性，將離子的物理特性與電化學(xué)氧化還原反應(yīng)過(guò)程相聯(lián)系，開(kāi)拓了廢酸處理的新領(lǐng)域。3、本發(fā)明中的多屯解池串聯(lián)技術(shù)，使處理系統(tǒng)分離成相互獨(dú)立的多個(gè)電解池，極大地提高了樣品處理速度和效率，減小了裝置的體積，方便了系統(tǒng)的拆卸、清洗、調(diào)節(jié)、維護(hù)、進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)、組裝測(cè)試等操作，這就大大降低了操作的復(fù)雜性，提高了系統(tǒng)的靈活性與可靠性。4、本發(fā)明中的多電極并聯(lián)及串聯(lián)技術(shù)，是通過(guò)在單一電解池中增大電極數(shù)目，提高電極反應(yīng)的比表面積，達(dá)到加快反應(yīng)速率及提高金屬離子除去效率，因而具有廣泛地適用性。圖1:本發(fā)明所提供廢酸再生的電解裝置示意圖。圖2:單一陰極和多個(gè)并聯(lián)絲狀陽(yáng)極電解裝置示意圖。圖3:單一陽(yáng)極和多個(gè)并聯(lián)柱狀陰極電解裝置示意圖。圖4:單一陽(yáng)極和單一陰極電解裝置示意圖。圖5:多個(gè)電解裝置串聯(lián)示意圖。圖中1:電源，2:電源負(fù)極輸出端，3:導(dǎo)線，4:陰極接入端，5:電解池陽(yáng)極，6:電解池，7:進(jìn)樣口，8:出樣口，9:廢酸，10:電解池陰極，11:陽(yáng)極接入端，12:導(dǎo)線，13:電源正極輸出端，14:連接管。具體實(shí)施例方式實(shí)施例l:廢酸再生電解裝置廢酸電解處理裝置如圖1所示，電源1為多路輸入輸出恒壓電源，將電源負(fù)極輸出端2利用導(dǎo)線3與電解池的陰極接入端4相連，并與電解池陰極電極10相接，電極為柱狀，增大電解反應(yīng)面積，電解池6為一密封式杯狀容器，兩端有進(jìn)樣口7和出樣口8，方便樣品進(jìn)入與產(chǎn)物輸出，陽(yáng)極電極5為絲狀或片狀，并與電解池陽(yáng)極接入端11相接，整個(gè)流路最終通過(guò)導(dǎo)線12與電源正極輸出端13相連，在電解池中加入不銹鋼酸洗后的廢酸9，即可進(jìn)行電解處理，工作時(shí)可采用間歇式處理方法，也可以采用流動(dòng)式處理方法。實(shí)施例2:(1)如圖4所示，采用單一柱狀石墨陰極和絲狀鉑陽(yáng)極，電解質(zhì)為我國(guó)某大型不銹鋼廠酸洗后廢酸溶液A，其主要離子濃度分別為鐵離子濃度62g/L，鎳離子濃度1.5g/L，鉻離子濃度4g/L，氟離子濃度1.5mol/L，在3.5V恒電壓下電解15個(gè)小時(shí)，得到溶液A1;(2)將溶液A1通過(guò)火焰原子吸收儀，采用火焰法或石墨爐法測(cè)量其中Fe、Ni、Cr等金屬離子含量；采用氟離子選擇電極，測(cè)量其中氟離子含量，計(jì)算電解離子去除效率。實(shí)施例3:(1)稱取10g的無(wú)水硫酸鈉，用水溶解并稀釋至200mL，便制得催化劑S;(2)如圖4所示，采用單一柱狀石墨陰極和絲狀鑰陽(yáng)極，在3.5V恒電壓下rtl解廢酸溶液A，加入催化劑S，電解時(shí)間15小時(shí)，得到溶液A2;歩驟3同實(shí)施例2中的(2)步驟，計(jì)算電解金屬離子去除效率。實(shí)施例4:(1)如圖2所示，采用申-一柱狀石墨陰極和多個(gè)并聯(lián)絲狀鉑陽(yáng)極，在3.5V恒電壓下電解廢酸溶液A，電解時(shí)間15小時(shí)，得到溶液A3;(2)將溶液A4通過(guò)火焰原子吸收儀，重復(fù)上述(2)歩驟，計(jì)算金屬離子去除效率。實(shí)施例5:(2)如圖2所示，采用單一柱狀石墨陰極和多個(gè)并聯(lián)絲狀鉑陽(yáng)極，在3.5V恒電壓下電解廢酸溶液A，加入催化劑S，電解吋間15小時(shí)，得到溶液A4;(3)將溶液A4通過(guò)火焰原子吸收儀，采用火焰法或石墨爐法測(cè)量其中Fe、Ni、Cr等金屬離子含量，計(jì)算電解金M離子去除效率。實(shí)施例6:(1)如圖3所示，采用多個(gè)并聯(lián)柱狀石墨陰極和單一絲狀鉑陽(yáng)極，在3.5V恒電壓下電解廢酸溶液A，電解時(shí)間15小時(shí)，得到溶液A5;(2)將溶液A5通過(guò)火焰原子吸收儀，重復(fù)實(shí)施例6中(3)歩驟，計(jì)算金屬離子去除效率。實(shí)施例7:(1)如圖3所示，采用多個(gè)并聯(lián)柱狀石墨陰極和單一絲狀鉑陽(yáng)極，在3.5V恒電壓下電解廢酸溶液A，加入催化劑S，電解時(shí)間15小時(shí)，得到溶液A6;(2)將溶液A6通過(guò)火焰原子吸收儀，重復(fù)上述(2)歩驟，計(jì)算金屬離子去除效率。實(shí)施例8:(1)如圖l所示，采用多個(gè)并聯(lián)柱狀石墨陰極和多個(gè)并聯(lián)絲狀鉑陽(yáng)極，在3.5V恒電壓下電解廢酸溶液A，電解時(shí)間15小時(shí)，得到溶液A7;(2)將溶液A7通過(guò)火焰原于吸收儀，重復(fù)上述(2)步驟，計(jì)算金屬離子去除效率。實(shí)施例9:(l)如圖l所不，采用多個(gè)并聯(lián)柱狀石墨陰極和多個(gè)并聯(lián)絲狀鉑陽(yáng)極，在3.5V恒電壓下電解廢酸溶液A，加入催化劑S，電解時(shí)間15小時(shí)，得到溶液A8;(2)將溶液A8通過(guò)火焰原子吸收儀，重復(fù)上述(2)歩驟，計(jì)算金屬離子去除效率。實(shí)施例10:(1)如圖5所示，采用多個(gè)并聯(lián)柱狀石墨陰極和多個(gè)并聯(lián)絲狀鉑陽(yáng)極組成電解池，并通過(guò)連通管路14串聯(lián)2個(gè)相同屯解池，采用間歇式處理方式，在3.5V恒電壓下電解廢酸溶液A，加入催化劑S，電解時(shí)間10小時(shí)后將溶液送入第二個(gè)電解池，電解時(shí)間5小時(shí)，得到溶液A9;(2)將溶液A9通過(guò)火焰原子吸收儀，重復(fù)上述(2)步驟，計(jì)算金屬離子去除效率。實(shí)施例11:(1)如圖5所示，采用多個(gè)并聯(lián)柱狀石墨陰極和多個(gè)并聯(lián)絲狀鉑陽(yáng)極組成電解池，并采用3個(gè)電解池串聯(lián)方式，采用間歇式處理方式，在3.5V恒電壓下電解廢酸溶液A，加入催化劑S，電解時(shí)間5小時(shí)后將溶液送入第二個(gè)電解池，電解5小時(shí)后送入第二個(gè)電解池，再電解5小時(shí)，得到溶液A10;(2)將溶液A10通過(guò)火焰原子吸收儀，重復(fù)上述(2)步驟，計(jì)算金屬離子去除效率。實(shí)施例12:(1)如圖5所示，采用多個(gè)并聯(lián)柱狀石墨陰極和多個(gè)并聯(lián)絲狀鉑陽(yáng)極，并采用3個(gè)電解池串聯(lián)方式，在3.5V恒電壓下電解廢酸溶液A，加入催化劑S，共計(jì)電解時(shí)間10小時(shí)，得到溶液A11;(2)將溶液A11通過(guò)火焰原子吸收儀，重復(fù)上述(2)步驟，計(jì)算金屬離子i除效率。實(shí)施例13:(1)如圖5所示，采用多個(gè)并聯(lián)柱狀石墨陰極和多個(gè)并聯(lián)絲狀鉑陽(yáng)極，并采用3個(gè)電解池串聯(lián)方式，在3.5V恒電壓下電解廢酸溶液A，加入催化劑S,共計(jì)電解時(shí)間5小時(shí)，得到溶液A12;,(2)將溶液A12通過(guò)火焰原子吸收儀，重復(fù)上述(2)步驟，計(jì)算金屬離子去除效率。實(shí)施例14:(1)如圖5所示，采用多個(gè)并聯(lián)柱狀石墨陰極和多個(gè)并聯(lián)絲狀鉑陽(yáng)極，并采用3個(gè)電解池串聯(lián)方式，在3.5V恒電壓下電解廢酸溶液A，加入催化劑S,共計(jì)電解時(shí)間20小時(shí)，得到溶液A13;(2)將溶液A13通過(guò)火焰原子吸收儀，重復(fù)上述(2)步驟，計(jì)算金屬離子去除效率。以上實(shí)施例2—14電解處理后的溶液，利用原子吸收及氟離子電極檢測(cè)，離子除去率見(jiàn)表l。表1不同電解方式對(duì)除去離子效率的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從實(shí)施例及表1中可以看出，采用多陰極并聯(lián)和多陽(yáng)極并聯(lián)模式構(gòu)建的電解池，可以加快金屬離子的處理效率，同時(shí)縮短廢酸再生的時(shí)間，鐵離子除去率達(dá)到95%以上，而氟離子沒(méi)有消耗，由于酸洗技術(shù)中一個(gè)重要指標(biāo)是鐵離子濃度，當(dāng)鐵離子濃度大時(shí)，酸洗液失效。因此電解處理后的溶液完全可以重復(fù)使用；采用多個(gè)電解池串聯(lián)間歇式處理模式，可以在最短時(shí)間內(nèi)處理最多的樣品，并且鐵離子除去率可以達(dá)到99%以上，說(shuō)明本發(fā)明的電解廢酸再生裝置，具有很好的實(shí)用性。權(quán)利要求1.不銹鋼酸洗后廢酸再生的電解裝置，其特征在于該裝置有一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制的恒壓恒流電源與多個(gè)裝有不銹鋼酸洗后的廢酸作為電解質(zhì)溶液的電解池組成，電解池中裝有多只電極，使用多路輸入/輸出恒壓恒流電源，將電源的負(fù)極輸出端接頭與電解池中的多支陰極電極接線柱相連接，將電源的正極輸出端接頭與電解池中的多個(gè)陽(yáng)極電極連接，使用并聯(lián)或串聯(lián)的方式連接電解池中的多支陰極電極和多支陽(yáng)極電極，多個(gè)電解池之間通過(guò)串聯(lián)方式連接，所述電極材料，包括導(dǎo)電的金屬或非金屬，其形狀為線形或板狀或筒狀。2、使用權(quán)利要求1所述電解裝置處理不銹鋼酸洗后廢酸的再生方法，其特征是將所述廢酸作為電解質(zhì)裝入所述再生裝置中，在3.5V左右的恒電壓下電解，廢酸處理模式采用流動(dòng)式或采用間歇式，電解時(shí)間視具體廢酸情況而定，通過(guò)電解的方式減少溶液中的氫氧根，使溶液中氫離子濃度增大的同時(shí)，避免溶液中氟離子及硝酸根離子的電解還原，從而使廢酸再生。3、如權(quán)利要求l所述電解裝置，特征在于所述電解池中電極的組成方式為多陽(yáng)極多陰極，或多陽(yáng)極單陰極或多陰極單陽(yáng)極或單陽(yáng)極單陰極。4、如權(quán)利要求l所述電解裝置，特征在于所述電解池為單一電解池或多電解池串聯(lián)。5、如權(quán)利要求1所述電解裝置，特征在于所述電解質(zhì)溶液中加入不同濃度硫酸鈉作為電解催化劑。全文摘要本發(fā)明提供一種不銹鋼酸洗后廢酸再生的電解裝置及再生方法，屬于電解工藝應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域：
。該電解裝置有一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制的恒壓恒流電源與多個(gè)裝有不銹鋼酸洗后的廢酸作為電解質(zhì)溶液的電解池組成，電解池中裝有多只電極，使用多路輸入/輸出恒壓恒流電源，以并聯(lián)或串聯(lián)的方式連接電解池中的多支陰極電極和多支陽(yáng)極電極，多個(gè)電解池之間通過(guò)串聯(lián)方式連接，在3.5V左右的恒電壓下電解，通過(guò)電解的方式減少溶液中的氫氧根，使溶液中氫離子濃度增大的同時(shí)，避免溶液中氟離子及硝酸根離子的電解還原，從而使廢酸再生。該電解裝置可根據(jù)具體情況靈活使用，易于清洗、維護(hù)、調(diào)節(jié)，對(duì)于廢酸處理具有廣泛地適用性。文檔編號(hào)C23G1/00GK101280432SQ20081010910公開(kāi)日2008年10月8日申請(qǐng)日期2008年5月4日優(yōu)先權(quán)日2008年5月4日發(fā)明者張王兵,陳同云申請(qǐng)人:安徽工業(yè)大學(xué)