[發(fā)明專利]一種高鹽廢水中資源回收流動式光電化學(xué)系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110033939.8
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112759035B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何小松;崔駿;席北斗;鄧雪嬌;涂響;裴元生
• 申請（專利權(quán)）人: 中國環(huán)境科學(xué)研究院
• 主分類號: C02F1/46
• 分類號: C02F1/46;C02F1/30;C02F101/30;C02F101/20
• 代理公司: 北京康思博達知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11426
• 代理人: 劉冬梅;范國鋒

一種高鹽廢水中資源回收流動式光電化學(xué)體系。本發(fā)明提供了一種利用高鹽廢水產(chǎn)電同步有機物降解、重金屬回收的流動式光電化學(xué)體系及其應(yīng)用方法，該光電化學(xué)體系包括光電化學(xué)反應(yīng)器和水循環(huán)系統(tǒng)，所述光電化學(xué)反應(yīng)器包括光陽極、金屬陰極、外電路和水冷循環(huán)系統(tǒng)，該光電化學(xué)體系無需外能量輸入，只需在可見光激發(fā)下實現(xiàn)產(chǎn)電，同時具有有機物降解同步重金屬回收的性能，并且在高鹽環(huán)境下可實現(xiàn)長期穩(wěn)定運行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于廢水資源化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可見光驅(qū)動流動式光電化學(xué)（FPEC）體系及其降解高鹽廢水中有機物、回收重金屬和電能的方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

經(jīng)濟與資源間的不均衡發(fā)展，導(dǎo)致資源化技術(shù)備受關(guān)注。廢水中含有豐富的有機物和金屬離子，是一種潛在資源。廢水資源化過程是伴隨著能源消耗的。太陽能作為一種綠色能源，可以持續(xù)轉(zhuǎn)化成廢水資源化的驅(qū)動力。然而，受到光電轉(zhuǎn)化效率低、機制不清等因素的限制，導(dǎo)致光驅(qū)動廢水資源化技術(shù)受到限制。

高鹽廢水的處理一直是水處理領(lǐng)域的難點。電化學(xué)處理技術(shù)廣泛用于高鹽、高有機廢水的處理。但是以氯離子為主的無機離子易破壞金屬電極表面膜層結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致電極穩(wěn)定性降低、出水水質(zhì)變差、噸廢水處理成本增加。膜層結(jié)構(gòu)的破壞主要是由于金屬電極與腐蝕介質(zhì)界面上發(fā)生電子傳遞。在光電化學(xué)體系中，光照條件下，光陽極表面可以產(chǎn)生光生電子和空穴，光電化學(xué)體系結(jié)構(gòu)可以促進光生電子在光陽極和陰極間的遷移，提高光生電子定向轉(zhuǎn)移能力和綜合利用效率，保證陰極穩(wěn)定性。電子在外電路定向傳遞過程中，可以有效收集電能，進行二次利用。此外，光陽極表面產(chǎn)生的光生電子可用于溶液中重金屬離子的還原和回收。同時光陽極表面產(chǎn)生的空穴可促進高活性自由基的產(chǎn)生，促進共存有機物的降解。因此，構(gòu)建基于光電化學(xué)體系的廢水資源化回收技術(shù)具有重要的研究價值。

本發(fā)明在光電化學(xué)體系基礎(chǔ)上構(gòu)建FPEC體系，提高光電化學(xué)體系連續(xù)運行的能力，實現(xiàn)在高鹽廢水環(huán)境中持續(xù)降解有機物、回收電能和重金屬的目的，為光驅(qū)動廢水資源化技術(shù)提供理論參考和技術(shù)支撐。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述技術(shù)背景，本發(fā)明人進行了銳意進取，提供了一種用于高鹽廢水處理的具有資源回收功能的流動式光電化學(xué)體系，該光電化學(xué)體系包括光電化學(xué)反應(yīng)器和水循環(huán)系統(tǒng)，所述光電化學(xué)反應(yīng)器包括光陽極、金屬陰極、外電路和水冷循環(huán)系統(tǒng)，本發(fā)明所述光電化學(xué)體系無需外能量輸入，只需在可見光激發(fā)下實現(xiàn)產(chǎn)電，并具有有機物降解和重金屬回收的特性，同時本發(fā)明引入光生陰極保護理念，有效提高了其在高鹽環(huán)境下的穩(wěn)定性，且可實現(xiàn)較高的產(chǎn)電量和具有長期運行的穩(wěn)定性。

本發(fā)明的第一方面在于提供一種高鹽廢水中具有資源回收功能的流動式光電化學(xué)體系，該光電化學(xué)體系包括：光電化學(xué)反應(yīng)器和水循環(huán)系統(tǒng)，所述光電化學(xué)反應(yīng)器包括光陽極、金屬陰極、外電路和水冷循環(huán)系統(tǒng)。

本發(fā)明的第二方面在于提供一種根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的具有資源回收功能的流動式光電化學(xué)體系用于廢水處理的用途。

本發(fā)明的第三方面在于提供一種利用本發(fā)明第一方面所述的具有資源回收功能的流動式光電化學(xué)體系進行廢水處理和電能回收的方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1、將待處理廢水置于光電化學(xué)體系中；

步驟2、設(shè)置處理條件進行處理。

本發(fā)明提供的高鹽廢水中資源回收流動式光電化學(xué)體系具有以下優(yōu)勢：

（1）本發(fā)明所述在高鹽廢水中具有資源回收功能的流動式光電化學(xué)體系無需外能量輸入，只需在可見光的驅(qū)動下，實現(xiàn)太陽能向電能的轉(zhuǎn)化；

（2）本發(fā)明所述的高鹽廢水中具有資源回收功能的流動式光電化學(xué)體系穩(wěn)定性強，成本較低，出水水質(zhì)較好；

（3）本發(fā)明所述的在高鹽廢水中具有資源回收功能的流動式光電化學(xué)體系對廢水的處理效果優(yōu)異，在提高有機物降解效率的同時實現(xiàn)金屬回收，且有較強的產(chǎn)電能力和長期穩(wěn)定運行的能力。

附圖說明