公布日：2023.06.02
申请日：2023.04.06
分类号：C02F1/467(2023.01)I;C02F1/66(2023.01)I;C02F1/72(2023.01)I;C02F101/34(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种去除废水中苯类化合物并回收聚合物的方法与装置。所述方法为：将一对工作电极和对照电极置于废水槽中，采用电聚合将对废水槽中含有苯类化合物的废水进行处理，废水中的苯类化合物聚合成膜，然后提高对工作电极施加的电压，采用错流冲洗使聚合膜脱落，过滤废水将过滤所得的聚合膜回收利用。本发明与传统电催化相比，电流效率极大提升，苯类化合物也得到充分的资源化再利用，最终实现苯类废水的无害化处理。
权利要求书
1.一种去除废水中苯类化合物并回收聚合物的方法，其特征在于，将一对工作电极和对照电极置于废水槽中，采用电聚合将对废水槽中含有苯类化合物的废水进行处理，废水中的苯类化合物聚合成膜，然后提高对工作电极施加的电压，采用错流冲洗使聚合膜脱落，过滤废水将过滤所得的聚合膜回收利用。
2.如权利要求1所述的去除废水中苯类化合物并回收聚合物的方法，其特征在于，所述苯类化合物聚合成膜的具体步骤为：在含有苯类化合物的废水中，加入硫酸盐作为电解质，调节pH值，然后对工作电极和对照电极施加电压，使苯类化合物聚合成膜。
3.如权利要求2所述的去除废水中苯类化合物并回收聚合物的方法，其特征在于，所述废水中苯类化合物的浓度为100～10000mg/L；所述硫酸盐为硫酸钠、硫酸钾、硫酸镁中的至少一种；硫酸盐的加入量为0.05～0.1mol/L。
4.如权利要求2所述的去除废水中苯类化合物并回收聚合物的方法，其特征在于，所述pH值pH控制在7～10，pH值的调节剂采用碱或酸，所述碱采用氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁中的至少一种，所述酸采用硫酸。
5.如权利要求1所述的去除废水中苯类化合物并回收聚合物的方法，其特征在于，所述电聚合时对工作电极和对照电极施加的电压低于工作电极的析氧电位；然后提高对工作电极和对照电极施加的电压至超过工作电极的析氧电位，工作电极逐渐析出氧气，减弱聚合膜与工作电极之间的界面结合力。
6.如权利要求1所述的去除废水中苯类化合物并回收聚合物的方法，其特征在于，所述的工作电极为析氧电位低于3.5V的电极材料，工作电极的面积与废水的体积比为1cm2：1～5cm3；利用直流电源施加电压，所施加的电压为1～5V，进行1～24h的持续处理；然后提高对工作电极施加的电压至5～10V。
7.如权利要求6所述的去除废水中苯类化合物并回收聚合物的方法，其特征在于，所述的工作电极为不锈钢电极，铜电极，钛电极，钌电极，铱电极，钛基氧化物电极，铂电极或石墨电极。
8.如权利要求1所述的去除废水中苯类化合物并回收聚合物的方法，其特征在于，所述错流冲洗的水流流速为1～2m/s，持续5～30min。
9.一种去除废水中苯类化合物并回收聚合物的装置，其特征在于，包括与废水进口(1)连通的废水槽，废水槽内设有对照电极(2)、工作电极(3)，对照电极(2)、工作电极(3)分别与直流电源(4)的负极、正极连接；废水槽内还设有用于对工作电极(3)冲刷的水力冲刷装置(5)，水力冲刷装置与输送泵(6)连通；废水槽底部通过柱塞泵(7)与过滤装置(8)连接。
10.如权利要求9所述的去除废水中苯类化合物并回收聚合物的方法，其特征在于，所述的过滤装置(8)采用50～100目/cm2的滤布滤池。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种利用电化学法将苯类化合物聚合覆盖在阳极上将苯类化合物从废水中去除，后续通过析氧反应及水力冲刷的方法使得聚合物脱落，对其进行回收的方法，即利用电化学技术对含苯类化合物废水进行处理。
为了解决上述问题，本发明采取以下技术方案：
一种去除废水中苯类化合物并回收聚合物的方法，其特征在于，将一对工作电极和对照电极置于废水槽中，采用电聚合将对废水槽中含有苯类化合物的废水进行处理，废水中的苯类化合物聚合成膜，然后提高对工作电极施加的电压，采用错流冲洗使聚合膜脱落，过滤废水将过滤所得的聚合膜回收利用。
优选地，所述苯类化合物聚合成膜的具体步骤为：在含有苯类化合物的废水中，加入硫酸盐作为电解质，调节pH值，然后对工作电极和对照电极施加电压，使苯类化合物聚合成膜。
更优选地，所述废水中苯类化合物的浓度为100～10000mg/L；所述硫酸盐为硫酸钠、硫酸钾、硫酸镁中的至少一种；硫酸盐的加入量为0.05～0.1mol/L。
更优选地，所述pH值pH控制在7～10，pH值的调节剂采用碱或酸，所述碱采用氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁中的至少一种，所述酸采用硫酸。酸性调节时不宜采用盐酸，以免析出氯气阻碍苯类聚合反应进行并存在一定安全隐患。
优选地，所述电聚合时对工作电极和对照电极施加的电压低于工作电极的析氧电位；然后提高对工作电极和对照电极施加的电压至超过工作电极的析氧电位，工作电极逐渐析出氧气，减弱聚合膜与工作电极之间的界面结合力。
优选地，所述的工作电极为析氧电位低于3.5V的电极材料，工作电极的面积(此处指电极单侧的表面积)与废水的体积比为1cm2：1～5cm3，其比值不宜过高或过低，否则可能造成资源的浪费或苯类化合物聚合成膜速率过低；利用直流电源施加电压，所施加的电压为1～5V，进行1～24h的持续处理；然后提高对工作电极施加的电压至5～10V。
更优选地，所述的工作电极为不锈钢电极，铜电极，钛电极，钌电极，铱电极，钛基氧化物电极，铂电极或石墨电极。
优选地，所述错流冲洗的水流流速为1～2m/s，持续5～30min。
本发明还提供了一种去除废水中苯类化合物并回收聚合物的装置，其包括与废水进口连通的废水槽，废水槽内设有对照电极、工作电极，对照电极、工作电极分别与直流电源的负极、正极连接；废水槽内还设有用于对工作电极冲刷的水力冲刷装置，水力冲刷装置与输送泵连通；废水槽底部通过柱塞泵与过滤装置连接。
优选地，所述的过滤装置采用50～100目/cm2的滤布滤池。废水经过滤后接续传统生物处理方式或其余废水处理设备进一步处理后，达标后排放。采用柱塞泵、螺杆泵或往复泵进行输送，不宜采用离心泵，避免破碎苯类聚合物。
本发明围绕苯类化合物电聚合反应及析氧反应发明一种方法将苯类化合物从水中去除并对聚合物进行回收。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明阳极析氧反应对聚合物进行脱落并加以回收利用，与化学试剂法，热力分解法脱落技术相比，不仅节省了脱膜工序，还提高了脱膜效率。
(2)本发明采用聚合成膜的方法将苯类化合物从废水中出去，具有可达标性。一般高级氧化工艺将苯类化合物彻底矿化需要消耗大量电能。而苯类化合物聚合生成聚合物反应壁垒低，提高了电能利用效率，减少了电能损耗。降低了高浓度苯类废水毒性，并对废水中苯类聚合物进行回收利用。
(3)本发明可采用阳极材料包括不锈钢电极，钛电极，钛基氧化物电极，铂电极，石墨电极和铜电极，材料选择宽泛，价格相比于BDD电极相对廉价，具有推广使用的可能性。
（发明人：李方;王绍贤;沈忱思;孙松美;金中平）
