[發明專利]一種同步實現有機磷廢水處理和資源化利用的電化學方法

在審

• 申請號: 202010023098.8
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111186882A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 江波;寧亞男;蘇晴;關雨欣;王婧茹;劉奕捷;畢學軍;唐沂珍;羅思義
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 馬金華

本發明涉及有機磷廢水處理領域，提供了一種利用電化學陽極降解有機磷污染物并同時利用陰極局域強堿性實現對無機磷資源化回收的新方法。本專利建立了“陽極氧化?陰極富集”的電化學反應體系，其陽極表面產生大量強氧化性的羥基自由基將有機磷污染物快速降解為無機磷酸根離子。而陰極表面由于電解水反應可產生局域強堿性氛圍，誘導并強化磷酸根離子與鈣硬度離子在陰極表面的富集，形成可資源化回收利用的磷酸鹽礦物。本發明可實現高效、徹底地去除水體中有機磷污染物的同時，還實現含有機磷廢水的資源化利用，具有較高的社會經濟效益。

技術領域

本發明涉及廢水處理領域，特別涉及一種同步實現有機磷廢水處理和資源化利用的電化學方法。

背景技術

隨著有機磷農藥在農林業上的廣泛使用，其引發的環境污染問題日益嚴重，如何消除環境中的殘留有機磷農藥已成為世界各國的一個研究熱點，具有廣闊的應用前景和重大的應用價值。目前，有機磷降解的常見方法包括光降解、微生物降解和化學降解，但是由于有機磷廢水處理難度大、生化處理裝置負荷重、處理能耗高，故而近年來電化學高級氧化技術以其降解有機物的高效性、普遍性和徹底性等優勢在水處理領域受到廣泛關注。然而，盡管目前已有一些關注通過電化學高級氧化技術處理有機磷廢水的研究，但是這些研究只是實現了有機磷向無機磷的氧化轉化，并未實現水體中磷的徹底脫除及資源化利用。

作為一種應用廣闊、不可或缺、但暫無替代品種的不可再生資源，磷礦石的全球儲備量逐年大幅下降很有可能在未來引發潛在的磷資源短缺危機，這使得如何在有機磷廢水中實現磷的資源化利用變得至關重要。大多數情況下，無機磷酸根離子可以通過生成難溶或不溶的磷酸鹽沉淀去除。由于羥基磷酸鈣可作為化肥行業的優質原料，且多數水體中通常含有鈣硬度離子，所以利用鈣硬度離子實現有機磷資源化回收利用的方法具有較好的發展前景。但是這種方法所生成的羥基磷酸鈣沉淀的沉降性能不足，需要額外的固液分離過程，且處理后廢水的高pH值不能滿足排放要求，故而在實際應用上仍存在一定的局限性。

發明內容

根據以上現有技術的不足，本發明提供一種同步實現有機磷廢水處理和資源化利用的電化學方法，建立“陽極氧化-陰極富集”的電化學反應體系，在陽極表面產生大量強氧化性的羥基自由基將有機磷污染物快速降解為無機磷酸根離子，同時在陰極表面的局域強堿性氛圍下誘導無機磷酸根離子與鈣硬度離子在陰極表面富集，從而解決了有機磷污染物資源化回收利用的難題。

本發明的技術方案是：利用陰極表面由于電解水反應產生的局域強堿性氛圍，誘導并強化因有機磷污染物被陽極快速氧化所生成的無機磷酸根離子與鈣硬度離子在陰極表面富集，形成可資源化回收利用的磷酸鹽礦物，實現廢水中有機磷污染物的去除和資源化利用。。

其中，優選方案如下：

所述的陰極為鈦網/板、鋼網/板等。

所述的陽極為BDD電極、DSA電極、錫銻電極、釕銥電極、銥鉭電極、PbO₂電極等。

所述的電化學反應體系內陽陰極電極間距為0-500mm，電流密度為0.1-50mA/cm²。

所述的有機磷廢水中硬度離子與總磷的摩爾濃度比為0.5:1-20:1。

發明的原理：

陽極氧化機理以BDD電極為例。BDD電極是非活性陽極的典型材料，以其較高的析氧過電位,可以在其表面電解水產生較多的^·OH。機理如公式(1,2)：

BDD+H₂O→BDD(^·OH)+H⁺+e^- (1)

BDD(^·OH)+有機物→BDD+CO₂+H₂O+無機離子(2)