[發(fā)明專(zhuān)利]一種同步除鹽除難降解有機(jī)物的電化學(xué)廢水處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510094785.8
• 申請(qǐng)日: 2015-03-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104671364B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李玉平;段鋒;曹宏斌;張懿
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所
• 主分類(lèi)號(hào): C02F1/467
• 分類(lèi)號(hào): C02F1/467;C02F1/469
• 代理公司: 北京品源專(zhuān)利代理有限公司11332
• 代理人: 鞏克棟,侯瀟瀟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于含鹽含難降解有機(jī)物廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地，主要針對(duì)含有低濃度鹽和低濃度難降解有機(jī)物的廢水的同步除鹽除難降解有機(jī)物的方法。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的膨脹，工業(yè)及生活所需的淡水資源日益匱乏，而廢水回用成為發(fā)展的趨勢(shì)。要達(dá)到回用水的水質(zhì)要求，需要除去廢水中的少量難降解有機(jī)物和鹽類(lèi)。這通常需要兩種或者兩種以上的技術(shù)來(lái)分別去除有機(jī)物和鹽。例如專(zhuān)利CN?102001776A分別采用硫化沉淀、電吸附脫鹽、電解除氯等技術(shù)處理高含鹽有機(jī)廢水；專(zhuān)利CN?102452753A對(duì)含鹽有機(jī)廢水依次采用電吸附脫鹽、催化氧化和絮凝來(lái)處理；專(zhuān)利CN101481178利用微生物燃料電池實(shí)現(xiàn)同步除有機(jī)物、脫鹽和產(chǎn)電，但僅限于可生化處理的有機(jī)廢水，對(duì)于難降解有機(jī)物去除效果不好。因此目前缺少同步除鹽除難降解有機(jī)物的技術(shù)。

一般來(lái)說(shuō)，高級(jí)氧化技術(shù)(如O₃催化氧化、光催化、電催化等)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的羥基自由基(·OH)，可以完全礦化難降解有機(jī)物，但這種技術(shù)不能脫鹽。而反滲透、電滲析等脫鹽技術(shù)只是將有機(jī)物濃縮，無(wú)法降解有機(jī)物。電吸附脫鹽技術(shù)(CDI)是近年來(lái)發(fā)展很快的一種脫鹽技術(shù)。它利用多孔材料在通電后形成雙電層、能夠儲(chǔ)存大量離子的原理將鹽離子從溶液中除去，具有工作電壓低(1-2V)、環(huán)境友好、能耗低、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。相比反滲透技術(shù)，它能耗更低，進(jìn)水預(yù)處理要求低。但常規(guī)電吸附技術(shù)仍然不能有效去除有機(jī)物，有機(jī)物的存在還可能造成電極污染。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服常規(guī)電吸附脫鹽技術(shù)不能有效去除有機(jī)物以及電化學(xué)氧化技術(shù)無(wú)法脫鹽的缺點(diǎn)，提供一種同步除鹽除難降解有機(jī)物的電化學(xué)廢水處理方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種同步除鹽除難降解有機(jī)物的電化學(xué)廢水處理方法，所述方法使用多孔碳材料電極作為正負(fù)電極組裝成電化學(xué)裝置，將含有鹽和難降解有機(jī)物的廢水通過(guò)電化學(xué)裝置，通過(guò)通入含氧氣體，施加電壓，并加入任選地Fe²⁺或Fe³⁺離子，使得難降解有機(jī)物得到降解和鹽類(lèi)得到同步去除。

本發(fā)明的原理是：使用多孔碳材料電極分別作為正極和負(fù)極，通過(guò)施加外加電壓、通入含氧氣體以及加入任選地Fe²⁺或Fe³⁺離子，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生Cl₂、H₂O₂、羥基自由基(·OH)等氧化性的物質(zhì)，有助于難降解有機(jī)物的降解，同時(shí)電極對(duì)鹽離子有很好的電吸附作用，實(shí)現(xiàn)了難降解有機(jī)物和鹽離子的同步去除。具體為：施加一定電壓后，正負(fù)離子分別在負(fù)極和正極的表面富集而從溶液中除去，O₂在負(fù)極表面還原產(chǎn)生H₂O₂，與任選地加入的Fe²⁺或Fe³⁺生成強(qiáng)氧化性的·OH，Cl^-在正極表面氧化產(chǎn)生Cl₂和HClO等活性氯物質(zhì)，從而將有機(jī)物降解礦化。

正負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)如下：

2Cl^-→Cl₂(g)+2e^-????(1)

正極：Cl₂(g)+H₂O→2H⁺+Cl^-+ClO^-????(2)

負(fù)極：O₂+2H⁺+2e^-→H₂O₂????(3)

若加入Fe³⁺離子，則在負(fù)極發(fā)生如下反應(yīng)：

Fe³⁺+e^-→Fe²⁺????(4)

H₂O₂與Fe²⁺進(jìn)一步發(fā)生如下反應(yīng)：

H₂O₂+Fe²⁺+H⁺→·OH+Fe³⁺+H₂O????(5)