[發明專利]電催化-電絮凝協同處理全氟化合物廢水的裝置及方法

在審

• 申請號: 202111535903.6
• 申請日: 2021-12-15
• 公開（公告）號: CN114180684A
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 徐安琳;曹利亞;楊梓妍;宋子豪;劉家揚;張永軍
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C02F1/463
• 分類號: C02F1/463;C02F1/467;C02F1/461;C02F1/70;C02F1/72;C02F101/14;C02F101/20
• 代理公司: 南京燦爛知識產權代理有限公司 32356
• 代理人: 吳亞

本發明提供了一種電絮凝協同電催化裝置，包括導線、外接電源一、外接電源二和通過管道依次連通的電絮凝池和電催化池，所述電絮凝池與所述電催化池之間設有止回閥，所述外接電源一通過導線分別與所述電絮凝池內的陽極電極和陰極電極連接，所述外接電源二通過導線分別與所述電催化池內的陽極電極和陰極電極連接，所述電絮凝池的外端設置有進水管，所述電催化池的外端設置有出水管。本發明采用電催化池和電絮凝池內催化、還原和絮凝過程的協同作用，使全氟化合物在陽極上直接或間接氧化，在電絮凝單元吸附沉淀，從而得以去除的方法，并且可實現廢水中金屬離子與全氟化合物的同步去除，反應速度快，高效處理污水中全氟化合物，無二次污染。

技術領域

本發明涉及廢水處理技術領域，具體涉及一種電催化-電絮凝協同處理全氟化合物廢水的裝置及方法。

背景技術

全氟化合物是一類氫原子全部被氟原子取代的直鏈或者支鏈碳氫化合物，由于其具有優良的化學穩定性、低的表面張力及疏水疏油性能，常被作為表面活性劑和保護劑廣泛應用于工業生產和生活消費等領域。全氟化合物作為一類新興的有機污染物，其持久性、生物累積性和遠距離遷移性已被發現和證實。近年來的毒理學研究表明，全氟化合物具有典型的肝細胞毒性、神經毒性、生殖毒性、免疫毒性等，能干擾內分泌，改變動物的本能行為，對人類特別是幼兒可能具有潛在的發育神經毒性。

由于其具有良好的化學穩定性、表面活性和優良的耐溫性等特性，以至于其在高溫、強光、生物降解等作用下不易被降解，因此尋找控制并去除環境中全氟化合物的技術成為當前學者研究熱點。目前對廢水處理技術的研究主要有吸附、膜分離法、生物處理工藝、臭氧氧化等技術。吸附技術操作簡單、高效率、低成本，但是只是將全氟化合物從一種載體上轉移到另一載體上，污染物根本沒有得到降解，其后續的處置可能會造成二次污染；膜分離法本質是利用物理方法對水中全氟化合物進行處理，并未對污染物結構造成影響，且易造成膜污染導致處理效率降低；生物處理工藝并不能將水中全氟化合物降解去除，其濃度降低主要依靠活性污泥對其吸附作用；臭氧氧化法雖然氧化能力強，但投資大，運行費用高。

發明內容

本發明的主要目的在于提供了一種電催化-電絮凝協同處理全氟化合物廢水的裝置及方法，電絮凝協同催化產生較少的污泥，且不添加助凝劑或絮凝劑，設備簡單，易于操作，在低電流密度下，使全氟化合物在陽極上直接或間接氧化，在陰極上還原，并在電絮凝單元內吸附絮凝沉淀等多種協同作用，從而得以去除的方法，無二次污染、能效高。

一種電絮凝協同電催化裝置，包括導線、外接電源一、外接電源二和通過管道依次連通的電絮凝池和電催化池，所述電絮凝池與所述電催化池之間設有止回閥，所述外接電源一通過導線分別與所述電絮凝池內的陽極電極和陰極電極連接，所述外接電源二通過導線分別與所述電催化池內的陽極電極和陰極電極連接，所述電絮凝池的外端設置有進水管，所述電催化池的外端設置有出水管，所述電絮凝池和電催化池的內部均設置有pH計，并通過蠕動泵連接有酸堿池，所述蠕動泵電連接有PLC。

作為優選，所述電絮凝池內陽極電極為金屬犧牲電極，所述金屬犧牲電極為鋁金屬、鐵金屬、鋅金屬或者復合金屬犧牲電極，所述電絮凝池內陰極電極為不銹鋼板電極；所述電催化池內陽極電極尺寸為0.4~0.8×0.6~1.2m，所述陽極電極為鈦基涂層電極，其制備方法包括涂敷涂液、烘干以及熱氧化，所述電催化池內陰極電極為不銹鋼電極或者碳基復合氣體擴散陰極，所述金屬犧牲電極和所述鈦基涂層電極的形狀均為管式或板式。

作為優選，所述電催化池與所述電絮凝池的池內均設置有磁力攪拌器。

作為優選，所述外接電源一的電流密度范圍為30~60A/m²。

作為優選，所述外接電源二的電流密度范圍為100~200A/m²。

作為優選，所述外接電源二的電流密度范圍是外接電源一的電流密度范圍的2-3倍。

作為優選，所述酸堿池的pH值范圍為5.0~8.5。