[發明專利]一種基于電化學耦合膜分離自誘導類芬頓的銅破絡與強化去除裝置及其應用

在審

• 申請號: 201911352012.X
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111039363A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 王志偉;李佳藝;王雪野;陳妹;戴若彬
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F1/72;C02F1/70;C02F101/20
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 沃趙新

本發明公開了一種基于電化學耦合膜分離自誘導類芬頓的銅破絡與強化去除裝置及其應用，屬于廢水處理技術領域。本發明裝置包括反應器、兩個可產生羥基自由基的電催化陽極、電催化陰極膜組件、直流電源、曝氣系統、進水管和出水管。本發明裝置結構簡單，采用該裝置在特定條件下對含銅絡合物工業廢水進行處理，不僅可以低耗高效地實現含銅絡合物工業廢水的同步破絡與去除，而且可以實現電化學與膜分離的耦合，使陰極免受污水中污染物的污染，從而延長電極的使用壽命。

技術領域

本發明具體涉及一種基于電化學耦合膜分離自誘導類芬頓的銅破絡與強化去除裝置及其應用，屬于廢水處理技術領域。

背景技術

我國水環境污染問題日益突出，嚴重制約我國社會經濟的可持續發展。工業廢水污染對環境和人類的危害巨大，一旦進入水體，容易造成生物累積，且污染具有持久性特征。高濃度有機廢水、重金屬污染工業廢水等通常水質復雜且難于處理。此外，由于大多數重金屬離子與有機絡合劑中羧基或氨基官能團具有很強的親和力，當二者共存于水體中時，極易形成穩定的絡合物。這些絡合物往往具有較低的化學反應活性和化學可沉淀性，致使大部分傳統污(廢)水處理方法失效，處理難度大。

現有處理含有重金屬及其絡合物工業廢水的方法，通常是采用先破絡再去除/回收的形式：破絡方法主要以電化學氧化、光催化氧化以及臭氧氧化等高級氧化法為主；去除/回收重金屬則是在上述破絡的基礎上采取電還原或者加堿沉淀的方式。然而，在傳統電化學工藝中，氧化破絡主要依賴陽極；重金屬還原主要依賴陰極，氧化破絡和重金屬還原依賴于分段式兩個過程，限制了此種工藝效能的進一步提升。不僅如此，電化學工藝在實際污水處理中，電極的污染問題也大大降低了電極的使用壽命，增加工藝成本。因此如何同步實現重金屬絡合物工業廢水中重金屬絡合物的破絡和去除且延長電極的使用壽命，是目前含重金屬絡合物工業廢水處理領域亟待研究和實踐的重點。

發明內容

針對現有技術中的問題，本發明提供一種基于電化學耦合膜分離自誘導類芬頓的銅破絡與強化去除裝置及其應用，本發明裝置結構簡單，采用該裝置對含銅絡合物工業廢水進行處理，不僅可以低耗高效地實現含銅絡合物工業廢水的同步破絡與去除，而且可以實現電化學與膜分離的耦合，使陰極免受污水中污染物的污染，從而延長電極的使用壽命。

為實現以上技術目的，本發明的技術方案是：

一種基于電化學耦合膜分離自誘導類芬頓的銅破絡與強化去除裝置，包括反應器、兩個可產生羥基自由基的電催化陽極、電催化陰極膜組件、直流電源、曝氣系統、進水管和出水管；所述電催化陽極和電催化陰極膜組件均位于反應器內，電催化陽極通過導線與直流電源的正極相連，電催化陰極膜組件位于兩個電催化陽極之間，電催化陰極膜組件包括膜框、復合導電微濾膜和膜組件出水管，膜框兩側均貼覆有復合導電微濾膜，復合導電微濾膜通過導線與直流電源的負極相連，膜框內腔通過設于膜框上的抽吸口與膜組件出水管相連通；所述曝氣系統包括曝氣管、流量計和氣泵，曝氣管位于電催化陰極膜組件下方，流量計用于調節進氣量；所述進水管與設于反應器上部的進水口相連通，進水管上設有進水泵；所述出水管與膜組件出水管的出水口相連通，出水管上設有出水泵。

優選地，所述電催化陽極為石墨板、活性碳纖維氈及金屬氧化物活性電極中的任意一種。

優選地，所述復合導電微濾膜的制備方法為：將鈦絲網置于無紡布上，在鈦絲網上刮涂鑄膜液，相轉化后得到內嵌鈦絲網的復合導電微濾膜，膜孔徑為0.1～0.4μm。

上述裝置在含銅絡合物工業廢水處理上的應用，所述工業廢水中銅離子濃度為1～32mg/L，銅絡合物濃度為0～0.5mM，pH為3～7，所述應用包括以下步驟：

(1)在進水泵的作用下工業廢水經進水管和進水口進入反應器；

(2)打開氣泵，調節流量計，通過曝氣管向反應器中曝空氣；

(3)接通直流電源，控制電壓為1.5～4V進行電解，電解時間為1.5～2.5h；