申请日 20170413
公开（公告）日 20201215
IPC分类号 C02F1/461; C02F1/72; C02F1/42
摘要
本发明涉及一种电解—离子膜耦合处理高氯盐有机废水的装置及方法，先将待处理高氯盐有机废水引入反应器的阳极室之中，阳极室一侧为中间室，中间室另一侧为阴极室，阳极室和中间室之间通过阳离子交换膜隔开，中间室与阴极室之间通过阴离子交换膜隔开；再给阳极室中的阳极电极和阴极室的阴极电极通电，对待处理高氯盐有机废水进行电解，电解后的废水达标排放，或者返流至阳极室中循环电解，直至达标排放，完成高氯盐有机废水的电解—离子膜耦合处理。本发明先由间接活性氯电化学氧化方法将废水中的有机染料部分降解或是将大分子物质转化成了小分子中间物质；再将活性氯间接电化学氧化剩余的有机污染物质氧化分解为CO2和H2O。
权利要求书
1.一种电解—离子膜耦合处理高氯盐有机废水的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将待处理高氯盐有机废水引入反应器的阳极室之中，阳极室一侧为中间室，中间室另一侧为阴极室，阳极室和中间室之间通过阳离子交换膜隔开，中间室与阴极室之间通过阴离子交换膜隔开，在中间室和阴极室中注入纯净水或待处理高氯盐有机废水；
步骤二：给阳极室中的钛基镀二氧化铱DSA电极和阴极室的碳毡电极通电，对待处理高氯盐有机废水采用30~50mA/cm2的电流密度电解60~90min，电解过程中，在阴极室中加入0.1～0.3mol/L的Fe2+或铁屑，电解后的废水达标排放，或者返流至阳极室中循环电解，直至达标排放，完成高氯盐有机废水的电解—离子膜耦合处理；
电解过程中，大部分Cl-在阳极转换成活性氯，有机物先在阳极室中活性氯的作用下部分电解，同时活性氯反应后变成Cl-，继续循环产生活性氯，小部分Cl-氯代到有机物上；阳极室中待处理高氯盐有机废水中的阳离子穿过阳离子交换膜进入中间室中并停留，待处理高氯盐有机废水中的水和剩余未电解的有机物依次穿过阳离子交换膜和阴离子交换膜进入阴极室中，剩余未电解的有机物在阴极室中•OH的作用下继续电解，氯代有机物经过阴极反应又会脱氯，生成的Cl-在电场作用下迅速穿过阴离子交换膜进入中间室，为H2O2的产生及阴极室的有机染料降解反应营造一个良好的环境；中间室起到脱盐作用。
2.一种实现权利要求1所述电解—离子膜耦合处理高氯盐有机废水的方法的装置，其特征在于：包括反应器，反应器中通过阳离子交换膜和阴离子交换膜分隔成依次相邻的阳极室、中间室和阴极室，阳极室中安装有钛基镀二氧化铱DSA电极，阴极室中安装有碳毡电极；阳极室上通过开设进水口与进水装置相连，阴极室通过开设出水口与出水排放装置相连，出水口和进水口之间能够连通形成循环回路。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：阳离子交换膜为阳离子均相交换膜，阴离子交换膜为阴离子均相交换膜。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：阳极室上的进水口低于阴极室上的出水口。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：进水口通过三通接头并联第一阀门和蠕动泵，出水口通过三通接头并联第二阀门和第三阀门，蠕动泵与第二阀门相连；第一阀门连接进水装置，第三阀门连接出水排放装置。
说明书
一种电解—离子膜耦合处理高氯盐有机废水的装置及方法
技术领域
本发明属于环境保护领域，具体涉及一种电解—离子膜耦合处理高氯盐有机废水的装置及方法。
背景技术
随着我国工业产业的迅速发展，随之而来的环境污染问题越来越严重。特别是高氯盐染料废水的处理存在极高的难度，由于废水中存在大量的Cl-(氯离子含量大于1g/L)，常规的生化法很难发挥作用，需加入大量的絮凝剂，增加处理成本，经生化处理后的废水有机物含量仍然难以达到达标排放。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种电解—离子膜耦合处理高氯盐有机废水的装置及方法，能够对高氯化物盐废水中的有机物进行有效降解。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
包括反应器，反应器中通过阳离子交换膜和阴离子交换膜分隔成依次相邻的阳极室、中间室和阴极室，阳极室中安装有阳极电极，阴极室中安装有阴极电极；阳极室上通过开设进水口与进水装置相连，阴极室通过开设出水口与出水排放装置相连，出水口和进水口之间能够连通形成循环回路。
进一步地，阳极电极采用钛基镀二氧化铱DSA电极。
进一步地，阴极电极采用碳毡电极。
进一步地，阳离子交换膜为阳离子均相交换膜，阴离子交换膜为阴离子均相交换膜。
进一步地，阳极室上的进水口低于阴极室上的出水口。
进一步地，进水口通过三通接头并联第一阀门和蠕动泵，出水口通过三通接头并联第二阀门和第三阀门，蠕动泵与第二阀门相连；第一阀门连接进水装置，第三阀门连接出水排放装置。
本发明方法的技术方案是：包括以下步骤：
步骤一：将待处理高氯盐有机废水引入反应器的阳极室之中，阳极室一侧为中间室，中间室另一侧为阴极室，阳极室和中间室之间通过阳离子交换膜隔开，中间室与阴极室之间通过阴离子交换膜隔开；
步骤二：给阳极室中的阳极电极和阴极室的阴极电极通电，对待处理高氯盐有机废水进行电解，电解后的废水达标排放，或者返流至阳极室中循环电解，直至达标排放，完成高氯盐有机废水的电解—离子膜耦合处理。
进一步地，电解过程中电流密度为30～50mA/cm2。
进一步地，电解时间60～90min。
进一步地，电解过程中，在阴极室中加入0.1～0.3mol/L的Fe2+或铁屑。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明装置中通过设置阳离子交换膜和阴离子交换膜，将反应器分隔成依次相邻的阳极室、中间室和阴极室，阳极室的阳极电极电解产生大量的活性氯，活性氯对阴极室内的有机染料存在降解的作用，因此通过将阳极室和阴极室相连，使得活性氯进入阴极室内对有机染料进行降解；这种间接活性氯电化学氧化方法仅可将废水中的有机染料部分降解或是将大分子物质转化成了小分子中间物质；同时考虑到析氯反应过程中会产生大量的副反应，并导致产生的具有氧化活性的活性氯物质的含量和氧化性能有限的问题，在阴极室通过阴极电极产生H2O2进而分解产生·OH，将活性氯间接电化学氧化剩余的有机污染物质氧化分解为CO2和H2O；通过阳离子交换膜将阳极室废水中的Na+电迁移至中间室，通过阴离子交换膜将阴极室废水中的Cl-电迁移至中间室，实现盐脱除，同时Cl-电迁移能够为H2O2的产生及阴极室的有机染料降解反应营造一个良好的环境。
进一步地，本发明中阳极电极采用钛基镀二氧化铱DSA电极，析氯活性较高，呈现多孔结构，极板表面易形成酸化膜，促进活性氯氧化反应，并且极板寿命较长。
进一步地，本发明中阴极电极采用碳毡电极，碳制电极析氢过电位较高，H2O2催化分解活性较低，稳定性、导电性和化学抵抗性都较强，而碳毡具有较高的活性比表面积和孔隙率，可降低电极的真实电流密度，有益于H2O2的产生。
进一步地，本发明中通过设置三个阀门，便于直接出水排放或者循环电解。
本发明方法中针对高氯化物盐有机染料废水难以生物降解的难题，通过电解-离子膜耦合处理技术，首先由间接活性氯电化学氧化方法将废水中的有机染料部分降解或是将大分子物质转化成了小分子中间物质，可将废水中COD去除30％～60％；为了彻底降解有机污染物，在阴极室引入H2O2去除有机物机制，通过H2O2的产生进而分解产生·OH，·OH是一种具有强氧化性的氧化剂，将活性氯间接电化学氧化剩余的有机污染物质氧化分解为CO2和H2O，有机物去除率达85～93％，NaCl的去除率达70～80％。阴极H2O2的产生需要在一个无氯或者少氯的环境，因此在反应过程中需要将阴极室中的氯离子转移，因此引入Cl-电迁移过程，将阴极室中的Cl-在电能的作用下，通过阴离子交换膜，转移至阳极与阴极之间的室内，为H2O2的产生及阴极室的机染料降解反应营造一个良好的环境。同时，在阳离子交换膜的作用下，阳极室中的Na+也会电迁移至中间室。因此，在整个体系内既可以将染料废水中的有机污染物彻底降解为CO2和H2O，又可将废水中的盐部分脱除，实现高氯盐染料废水的彻底净化。本发明无需絮凝剂等，只需通电即可，成本低，处理效果好。
发明人 （马宏瑞;马鹏飞;董贺翔;陈阳;郝永永;）
