[發明專利]一種分段式電化學水處理裝置及采用該裝置進行處理的方法

有效

• 申請號: 201911085910.3
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN110845055B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 陸君;徐秋玲;徐凱;陳晉;程興隆;廖博儒;冷霄
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: C02F9/06
• 分類號: C02F9/06;C02F101/38;C02F101/30
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種分段式電化學水處理裝置及采用該裝置進行處理的方法，包括由陰極和陽極構成的電解槽，陰極和陽極間形成電解通道，電解通道分為前段和后段，其中，前段的電解通道內填充碳基負載金屬氧化物和/或其相應的碳基負載金屬，后段的電解通道內填充碳基負載金屬和/或鐵顆粒，前段的電解通道內還設有曝氣裝置。處理方法為調節廢水的電導率和pH值，啟動曝氣裝置和電解槽，依次流經電解槽的前段和后段反應后，靜置、離心即可。本發明的裝置通過在連續電解通道分段填充不同的催化粒子電極來實現分段分別原位產生強氧化性自由基和吸附絮體，提高了難降解有機物的去除率；同時該處理方法能夠克服一定程度的陽極鈍化問題，降低能耗。

技術領域

本發明屬于廢水處理領域，尤其涉及一種分段式的電化學水處理裝置及處理方法。

背景技術

電絮凝技術是一種綠色的、低成本的廢水處理技術。電絮凝的原理是通過外加電場的作用，可溶性金屬陽極產生金屬陽離子(Al³⁺或Fe²⁺等)，陰極產生H₂和表面羥基(·OH)，兩者在溶液中結合生成氫氧化物和多核羥基配合物，最終形成含有豐富表面羥基的氫氧化物絮體。所形成的絮體在溶液中通過專屬吸附、網捕卷掃、吸附架橋等作用吸附水中重金屬離子、有機物和懸浮顆粒等污染物。一部分絮體吸附了密度較大的污染物后沉到反應器底部，另一部分絮體附著在陰極產生的H₂氣泡上發生氣浮作用，固液分離后達到去除污染物的目的。與此同時，電絮凝過程中的電化學氧化作用也可以協同絮凝過程去除污染物。

電絮凝技術綜合了化學絮凝和電化學的優點，污染物去除效率高，且設備簡單，不會造成二次污染。但電絮凝過程中產生的具有強氧化性的自由基有限，影響了污染物的去除效率。

發明內容

發明目的：本發明的第一目的是提供一種能夠有效提高難降解有機物去除率的分段式的電化學水處理裝置；

本發明的第二目的是提供采用該裝置進行處理的方法。

技術方案：本發明分段式的電化學水處理裝置，包括由陰極和陽極構成的電解槽，陰極和陽極間形成電解通道，該電解通道分為前段和后段，其中，前段的電解通道內填充碳基負載金屬氧化物和/或其相應的碳基負載金屬，后段的電解通道內填充碳基負載金屬和/或鐵顆粒，前段的電解通道內還設有曝氣裝置。

本發明通過在連續電解通道分段填充不同組成和功能的催化粒子電極來實現分段分別原位產生強氧化性自由基和吸附絮體的電化學水處理方法。優選的，碳基負載金屬氧化物可為SnO₂@C和/或MnO₂@C。前段的碳基負載金屬可為Sb@C和/或Mn@C。

進一步說，本發明分段的前段的電解通道長度占電解通道總長的30～50％。陽極材料可為鋁或平板鐵電極，陰極材料可為多孔不銹鋼、石墨或鈦電極。

本發明采用上述電化學水處理裝置進行處理的方法，包括如下步驟：調節廢水的電導率和pH值，啟動曝氣裝置和電解槽，依次流經電解槽的前段電解通道和后段電解通道反應10～60min后，靜置、離心即可。

更進一步說，本發明反應時間優選可為30～50min。流經后段電解通道后調節廢水的pH值為5～7。曝氣裝置的曝氣速率為0～10L/min。

工作原理：本發明在處理廢水的過程中，電解通道前段產生大量的具有強氧化性的羥基自由基(·OH)、超氧自由基(·O₂^-)和雙氧水(H₂O₂)等物質，可以將污染物直接氧化或將其復雜的長碳鏈結構打斷，為后段絮體吸附去除污染物提供有利條件。電解通道后段的粒子電極生成金屬陽離子，顯著提高了具有強吸附性氫氧化物絮體的產量。因此，在處理難降解有機物廢水時，污染物經過前段深度氧化，直接被氧化去除或變為結構簡單的小分子有機物，隨后小分子有機物被后段原位產生的絮體吸附去除，從而有效地提高了難降解有機廢水的處理效率。