[發(fā)明專利]一種雙電位陽極電解裝置及方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110008761.1 | 申請日： | 2021-01-05 |
| 公開（公告）號： | CN112830555A | 公開（公告）日： | 2021-05-25 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 唐陽;白智群;萬平玉;楊曉進(jìn);劉佳;陳詠梅 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京化工大學(xué) |
| 主分類號： | C02F1/461 | 分類號： | C02F1/461;C02F101/30 |
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| 地址： | 100029 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 電位 陽極 電解 裝置 方法 | ||
本發(fā)明公開一種雙電位陽極電解裝置及方法，涉及電化學(xué)陽極氧化和水處理領(lǐng)域。該電解槽中雙電位陽極含有交錯排列而互不相通的兩套陽極，施加在陽極1的電位低于陽極2的電位。陽極1催化層采用的是析氧過電位較低(＜600mV@10mAcm?2)的電極材料。陽極2催化層采用的是析氧過電位較高(＞600mV@10mAcm?2)的電極材料。陽極1和陽極2共用一套陰極。廢水流過交替排列的陽極1和陽極2，廢水中易氧化的有機(jī)物官能團(tuán)先在陽極1上被氧化，而難氧化的有機(jī)物、穩(wěn)定的化學(xué)鍵在陽極2上被氧化、斷裂而形成易氧化物的小分子，如此依次通過交錯排列的陽極1和陽極2被電化學(xué)協(xié)同深度氧化，本發(fā)明的有益效果在于：通過交錯排列的雙電位陽極協(xié)同氧化，電流效率高且能耗低，在電化學(xué)水處理和電化學(xué)有機(jī)合成領(lǐng)域具有顯著的應(yīng)用價(jià)值。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及電化學(xué)水處理和電化學(xué)陽極氧化領(lǐng)域，具體涉及一種雙電位陽極電解裝置及方法。
背景技術(shù)
電化學(xué)陽極氧化是實(shí)現(xiàn)水體中有機(jī)污染物降解、去除COD的一種有效手段，也是實(shí)現(xiàn)電解合成的一種優(yōu)良方法。電化學(xué)陽極氧化主要通過調(diào)節(jié)電極電位高低和電子的得失來控制反應(yīng)的進(jìn)行，避免了大量化學(xué)氧化劑的使用，也減少了副產(chǎn)物。在用于水處理時，水體中不同污染物的理論氧化電位不一樣，不同電極材料自身析氧過電位也不一樣。通常認(rèn)為，要實(shí)現(xiàn)污染物的深度氧化，需采用析氧過電位高的電極材料，避免副反應(yīng)-析氧反應(yīng)的發(fā)生，盡可能將電流主要用于有機(jī)物的電化學(xué)高級氧化/燃燒而提高電流效率。
專利CN108609695B公開了一種氟錫修飾的BDD薄膜電極的制備方法，具備較高的析氧過電位，可作為陽極處理難降解有機(jī)廢水的電極材料。但是這類電極與陰極電壓差大，用于水處理時電耗也高。在降低水體化學(xué)需氧量指標(biāo)COD時，也有一部分有機(jī)物或其官能團(tuán)是相對易氧化的，采用氧化工作電位低(析氧過電位低)的普通電極材料，例如尖晶石、鈣鈦礦、不銹鋼以及商業(yè)鈦釕電極就可以達(dá)到部分氧化降解的目的。如果均采用PbO2、摻B金剛石、SnO2-Sb2O5等這類工作電位區(qū)間高(析氧過電位高)的電極材料來實(shí)現(xiàn)徹底電化學(xué)氧化/燃燒的效果，勢必導(dǎo)致大材小用和過高的能耗。
通過串聯(lián)多組電解槽單元，一類電解槽中陽極采用低析氧過電位電極材料，另一類采用高析氧過電位電極材料，可以達(dá)到一槽一用的目的。但是，這樣增加了電解裝置的復(fù)雜性，且廢水、電解液在不同電解槽通過時，時空分離尺度大，一些中間產(chǎn)物可能重新聚合，組合的電解槽無法達(dá)到協(xié)同氧化的目的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題在于沒有一種實(shí)現(xiàn)高效電化學(xué)協(xié)同氧化的雙電位陽極電解裝置及方法。
本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的：
(1)雙電位陽極電解裝置含有互不相通的兩套陽極1和2，陽極1和陽極2多組交錯排列，施加在陽極1的工作電位低于陽極2的工作電位。
(2)雙電位陽極電解裝置中陰極為陽極1和陽極2共用的一套，與陽極1和陽極2并行排列。陰極上施加電位低于陽極1的工作電位，陰極上通過還原電流大小等于陽極1上和陽極2上氧化電流之和。
(3)廢水或有機(jī)物水溶液通過陽極和陰極之間的間隙和流道，依次通過多組交錯排列的陽極1和陽極2而被電化學(xué)氧化。
優(yōu)選的，陽極1催化層采用的是析氧過電位較低(n＜600mV@10mAcm-2)的電極材料，例如氧化釕、氧化銥、尖晶石、鈣鈦礦、氧化鉭、氧化錳、氧化鎳以及復(fù)合氫氧化鎳鐵。
優(yōu)選的，陽極2催化層采用的是析氧過電位較高(n＞600mV@10mAcm-2)的電極材料，例如石墨、摻硼金剛石、氧化鉛、鈦黑、氧化錫、氧化銻。
優(yōu)選的，陽極1上施加的工作電位為1.5～2V vs.RHE(可逆氫電極)，相比陰極工作電位高1.8～5V。
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