多孔石墨電極在工業廢水處理中的應用方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及工業廢水的處理，特別涉及一種多孔石墨電極在工業廢水處理中的應 用方法，屬于環保技術領域。
【背景技術】
[0002] 高頻高壓脈沖電絮凝工業廢水處理技術最早產生于美國，主要應用于船體污泥和 含油廢水的治理，經過改進及提高后又被應用于冶煉廠、電鍍廠等金屬離子污染廢水的無 害化處理，目前國內已在工業廢水處理領域中開始應用高頻高壓脈沖電絮凝技術。現有高 頻高壓脈沖電絮凝技術中的導電電極的材料采用的均是金屬鐵或鋁，雖然鐵或鋁質電極具 有取材方便、強度高、導電性好等優點，且在電解過程中能夠產生二價鐵或鋁的絮狀物有助 于更好的絮凝沉淀，但是也存在有其不可克服的缺點：
[0003] 1、鐵或鋁的金屬電極在電解過程中會發生溶解，尤其當需要高電壓還原某些離子 的時候，高頻高壓會更劇烈更快速地溶解金屬電極，在電解液中產生鐵或鋁的氧化物。為了 除去這些金屬氧化物，就要添加堿性物質以便產生堿性金屬，使其在電解液中生成金屬的 氫氧化物沉淀，這樣就造成了大量的化學沉淀物俗稱污泥，使廢水處理過程中產生的廢棄 物增加，導致水處理過程中的二次污染。
[0004] 2、在高頻高壓脈沖的電絮凝電解過程中，由于電解過程中陽極表面上大量氧的產 生使鐵或鋁的金屬電極很易發生表面鈍化，造成進一步電解效率的降低，從而影響廢水處 理的效果。
[0005] 3、當工業廢水中有害成分被處理完后，水中會殘留有一定量的鐵或鋁離子，給進 一步采用反滲透法對中水回用處理帶來了較大的困難。
[0006] 4、電絮凝電解過程中鐵或鋁金屬的溶解造成了電極金屬材料的大量消耗，從而使 金屬電極的損耗率很高，也就大大增加了電極的使用成本。
[0007] 為了克服工業廢水處理中使用鐵或鋁等金屬電極的不足，已出現有應用純活性炭 制作的碳電極進行工業廢水處理的例子，然而由于活性炭的吸附能力過強，活性炭電極在 廢水處理過程中會吸附大量處理過程中產生的有機污染物，久而久之堵塞活性炭內的多孔 結構，導致活性炭電極導電性能的下降，從而大大降低污水處理的效果。
[0008] 石墨粉質軟，黑灰色，有油膩感，硬度為1~2,比重為1. 9~2. 3 ;在隔絕氧氣的條 件下，其熔點在3000°C以上，是最耐高溫的礦物之一；不同高溫下能夠與氧反應，生成二氧 化碳或一氧化碳；在鹵素中只有氟能與單質碳直接反應；在加熱條件下，石墨粉較易被酸 氧化，在高溫下，石墨粉還能與許多金屬反應，生成金屬碳化物，可以用于冶煉金屬。石墨的 主要性能如下：
[0009] 導電性：石墨的導電性比一般非金屬高一百倍。
[0010] 導熱性：超過鋼、鐵、鉛等金屬材料，導熱系數隨溫度升高而降低，甚至在極高的溫 度下石墨成絕熱體。
[0011] 化學穩定性：石墨在常溫下有良好的化學穩定性，能耐酸、耐堿和耐有機溶劑的腐 蝕。
[0012] 可塑性：石墨的韌性好，可粘結成很薄的薄片。
[0013] 由于石墨粉具有以上的各種性能，因而在電氣工業上廣泛用作制造電刷、碳棒、碳 管、水銀整流器的正極、石墨墊圈、電話零件以及顯像管的涂層等。
【發明內容】
[0014] 本發明所要解決的技術問題是，克服現有高頻高壓脈沖電絮凝工業廢水處理方法 中使用金屬電極或純活性炭電極的不足，提供多孔石墨電極在工業廢水處理中的應用方 法，采用由石墨粉和粘結劑構成的多孔石墨作為電解電極，通過高頻高壓脈沖電化學法對 工業廢水進行處理，達到減少電解過程中再次產生金屬離子廢棄物、避免電極鈍化、降低電 極損耗以及杜絕電極本身吸附效應的效果，從而提高工業廢水的處理能力，減少二次污染， 降低電極的使用成本，并且為進一步反滲透法的中水回用處理創造條件。
[0015] 本發明解決其技術問題所采取的技術方案如下：
[0016] -種多孔石墨電極在工業廢水處理中的應用方法，采用電化學法對工業廢水進行 處理，其特征在于：所述方法采用多孔石墨電極作為電解的電極，該多孔石墨電極為立方 體，由石墨粉和粘結劑燒結而成，其內部設有形成蜂窩狀孔隙的若干通孔。
[0017] 作為進一步改進，所述的多孔石墨電極含有納米碳。
[0018] 作為進一步改進，所述的納米碳占所述多孔石墨電極的質量比為5%。
[0019] 作為進一步改進，所述方法的具體工藝步驟如下：
[0020] (1)在電化學電解槽中將多個所述多孔石墨電極疊加以構成電解電極，疊加時各 多孔石墨電極的立方體上的通孔互相貫通或互相交錯；
[0021] (2)在PH調節池中，根據工業廢水中所含金屬離子和有機污染物成分的不同和濃 度的不同，調節工業廢水的PH值；
[0022] (3)將經過PH調節的工業廢水注入電化學電解槽，采用工業廢水處理電源對工業 廢水通電進行電解；
[0023] (4)電解后的工業廢水進入PH調節池，根據各種工業廢水的不同要求將電解后的 工業廢水的PH值調節到8-12 ;
[0024] (5)在經PH調節后的工業廢水中加入絮凝劑，加速產生沉淀并去除沉淀物；
[0025] (6)去除沉淀物后的上清水經過濾后進行下一工藝的再處理或直接排放。
[0026] 作為進一步改進，所述的步驟（2)中，將工業廢水的PH值調節至2-12。
[0027] 作為進一步改進，所述的步驟（3)中，電解所需的電壓、電流和時間根據工業廢水 中所含金屬離子和有機污染物的成分和濃度而定。
[0028] 與現有技術相比較，本發明改變了使用金屬和活性炭作為電解電極的現有做法， 采用了成分為多孔石墨的電極作為高頻高壓脈沖電解過程中電源的導電電極，達到了如下 有益效果：
[0029] 1、避免了水質的二次污染一一由于多孔石墨電極的材質是非金屬而不是鐵或者 鋁等金屬，因而不會在電解過程中發生溶解，產生金屬的氫氧化物，從而導致大量的化學污 泥產生，因此在廢水處理過程中多孔石墨電極不會增加任何污染物，也不會發生水質的二 次污染。
[0030] 2、防止電極鈍化，提高電解效率--由于多孔石墨電極在電解氧化過程中自身不 參與溶解反應，因此在高頻高壓脈沖的電化學電解過程中，工業廢水被電解而在正電極表 面析出的大量氧氣不會使多孔石墨電極表面產生氧化層而導致電極鈍化，因而不會影響多 孔石墨電極的導電活性，更有利于工業廢水中的金屬離子直接得到電子還原或者絡合物在 堿性條件下得到大量羥基極性基被充分降解（金屬離子易于形成金屬氫氧化物沉淀），從 而大大提高了廢水處理過程中的電解效率，使本發明所述工藝方法的使用范圍更寬泛，更 有利于適應各種不同污染物的氧化還原的需要以及高濃度有機污染物被降解的需要。
[0031] 3、有利于工業廢水進行中水回用處理一一由于電極不是鐵或鋁，所以大大減少了 經處理后水中殘存的鐵或鋁離子的含量，因此使工業廢水能夠較容易進入反滲透系統進行 進一步中水回用處理。
[0032] 4、使用成本低廉一一多孔石墨電極由于不發生電極表面的氧化溶解，所以不會產 生消耗，因此降低了電極的使用成本，提高了電極的性價比。
[0033] 5、提高了污水處理的效果一一由于多孔石墨電極沒有活性碳電極具有的吸附作 用，杜絕了電極本身的吸附效應，避免了電極導電性能的下降，大大提高了污水處理的效 果，同時延長了電極的使用壽命。
[0034] 6、降低了耗電量一一加入納米碳粉的石墨電極的電阻有明顯的變化，不含納米碳 粉的多孔石墨電極的電阻為20-60歐姆/10cm長度，加入納米碳粉的多孔石墨電極的電阻 可以減小到5-20歐姆/10cm長度，因此含納米碳粉的多孔石墨電極能夠明顯降低水處理的 耗電量，降低了水處理的成本。
【附圖說明】
[0035] 圖1是本發明中的多孔石墨電極的結構簡圖。
[0036] 圖2是本發明的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0037] 本發明是一種新型的電化學廢水處理方法，采用由石墨粉和粘結劑構成的多孔石 墨作為電解電極，用高頻高壓脈沖電源通過電化學法對工業廢水進行處理，減少了原有電 絮凝過程中采用鐵或鋁電極而造成廢水中鐵或鋁離子量的增加，避免了電解過程中由于大 量氧的產生而導致的電極鈍化，由于多孔石墨電極的不溶解性而達到了電極無損耗的有益 效果，同時杜絕了電極本身的吸附效應，避免了電極導電性能的下降，大大提高了污水處理 的效果，延長了電極的使用壽命，此外含納米碳粉的多孔石墨電極能夠明顯降低水處理的 耗電量，降低了水處理的成本，從而大大提高了工業廢水處理的總體功效，減少了二次污 染，并為反滲透法在中水回用處理上創造了良好的條件。
[0038] 下面結合實施案例和附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0039] 本發明所述的應用方法采用電化學法對工業廢水進行處理，其電解的電極采用多 孔石墨電極。請參閱圖1，圖示多孔石墨電極的外形為立方體，其內部設有穿透立方體的若 干通孔，形成蜂窩狀的孔隙。所述多孔石墨電極由導電的石墨粉和粘結劑經過模具壓成型 后燒結而成。所述的粘結劑為導電的樹脂或水玻璃，或者其它導電的粘結劑。所述的多孔 石墨電極的成分還可以包括有納米碳以降低電阻，該納米碳占所述多孔石墨電極的質量比 可以為5%。
[0040] 再請參閱圖2,本發明所述的多孔石墨電極在工業廢水處理中的應用方法的工藝 步驟如下：
[0041] (1)安置多孔石墨電極
[0042] 在電化學電解槽中將立方體的多孔石墨電極疊加起來以構成電解電極；在疊加安 放時，根據工藝具體條件，各多孔石墨電極的立方體上的通孔可以互相交錯，也可以互相貫 通，以此保證每一滴流經電化學電解槽的工業