一種脈沖電吸附-電催化氧化協同處理污水的方法技術

本發明專利技術公開一種脈沖電吸附?電催化氧化協同處理廢水的方法，包括：將污水加入電化學反應器中，向電化學反應器中加持續正向直流脈沖雙電流，廢水在電極上形成電吸附、電催化氧化、電吸附和電催化氧化的循環反應，反應完后排出污水，正向直流脈沖雙電流采用直流脈沖雙電源，包括直流電源和脈沖電源兩個電源。本方法技術參數可控，而且操作簡便，同時解決了電吸附的再生問題和電催化氧化擴散控制的難點問題，實現了高效的電吸附和電催化氧化協同效應，大大提高了電化學反應器降解污水中有機污染物的處理效率。

A method of sewage treatment pulse adsorption synergistic electrocatalytic oxidation

The invention discloses a method, pulse electric adsorption electro catalytic oxidation treatment of wastewater: collaborative sewage into electrochemical reactor, to an electrochemical reactor and continuous positive DC pulsed double current, wastewater formation electric adsorption, electro catalytic oxidation, electro absorption cycle reaction with electro catalytic oxidation on the electrode discharge the sewage after reaction, positive DC pulsed double current DC pulse dual power supply, including DC power and pulsed power supply two. The method of controllable parameters, and simple operation, and solves the problem of electro adsorption regeneration and electrocatalytic oxidation diffusion control problem, to achieve an efficient electric adsorption and electrocatalytic oxidation of synergistic effect, greatly improving the processing efficiency of organic pollutant degradation in wastewater with electrochemical reactor.

【技術實現步驟摘要】
一種脈沖電吸附-電催化氧化協同處理污水的方法
本專利技術涉及一種脈沖電吸附和電催化氧化協同處理污水的方法，屬于污水處理領域。
技術介紹
目前水污染仍是水資源環境保護中最嚴重的問題之一，而難降解有機污染物的高效處理法是當前水污染控制領域的重要研發技術。電吸附技術是通過施加電壓或電流，在電極表面形成雙電層并吸附廢水溶液中的污染物，具有操作簡便和環境友好等優點。電催化氧化技術是高級氧化法的一種形式，利用電極產生強氧化性的羥基自由基來處理廢水中的有機污染物，具有氧化能力強、占地面積少等特點。但傳統的電吸附技術中吸附劑飽和后需要脫附再生，而且脫附產生的有機廢液濃度高，處理難度大。另一方面，電催化氧化過程是擴散控制過程，單一的直流電源電解會存在濃差極化等問題，降低電流效率，導致能耗比較高；而單一的脈沖(方波)電源為“斷電-供電-斷電-供電”反應過程，在斷電階段，電化學反應即發生了中斷。專利CN200710164483.9公開的一種高頻脈沖電化學廢水處理工藝，采用單一的直流高頻脈沖方波電源對廢水進行處理，COD去除率達30～80％。
技術實現思路
專利技術目的：本專利技術所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種脈沖電吸附-電催化氧化協同處理污水的方法，采用正向直流脈沖雙電流將電吸附和電催化氧化技術優勢互補，有機組合成一體，實現高效的電吸附和電催化氧化協同效應。為了解決上述技術問題，本專利技術公開了一種脈沖電吸附-電催化氧化協同處理廢水的方法，包括：將污水加入電化學反應器中，向電化學反應器中加持續正向直流脈沖雙電流，廢水在電極上形成電吸附、電催化氧化、電吸附和電催化氧化的循環反應，反應完后排出污水；所述正向直流脈沖雙電流采用直流脈沖雙電源，包括直流電源和脈沖電源兩個電源。其中，電化學反應器為二維電極電催化反應裝置或三維電極電催化反應裝置中的一種。其中，所述直流電源控制電吸附過程，所述脈沖電源控制電催化氧化過程。其中，直流電源的電流密度為0.5～2mA/cm2。其中，脈沖電源的平均電流密度為2～30mA/cm2。其中，脈沖電源的脈沖占空比為0.2～0.8；頻率為100～3000Hz。其中，電極為棒狀、網狀、板式、或管式電極中的一種或多種。其中，循環反應的反應時間為15～300分鐘。有益效果：采用正向直流脈沖雙電流將電吸附和電催化氧化技術有機組合成一體，即同步采用了直流電源和脈沖電源，通過直流脈沖雙電源形成“電吸附-電催化氧化-電吸附-電催化氧化”脈沖循環反應過程；直流電源形成“電吸附”過程，將廢水中污染物吸附在電極上，脈沖電源形成“電催化氧化”過程，強化降解電極表面的有機污染物，使得電極再生，而“電吸附”過程又大大增強了污水中污染物的擴散速度，有效的緩解了電催化氧化體系中擴散速度跟不上電催化速度、污染物來不及擴散到電極表面發生反應的問題。附圖說明下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術做更進一步的具體說明，本專利技術的上述和/或其他方面的優點將會變得更加清楚。圖1為正向直流脈沖雙電源的直流電源和脈沖電源電流波形示意圖。圖2為實施例1、2和對比例1、2對苯甲酸廢水COD去除效率圖。具體實施方式根據下述實施例，可以更好地理解本專利技術。然而，本領域的技術人員容易理解，實施例所描述的內容僅用于說明本專利技術，而不應當也不會限制權利要求書中所詳細描述的本專利技術。實施例1將120mg/L的苯甲酸廢水(含0.05mol/L硫酸鈉電解質)加入二維電化學反應器中處理，陽極采用鈦基多孔二氧化錫電極，陰極為不銹鋼電極，采用直流脈沖雙電源，通過持續的正向直流脈沖雙電流在電極上形成“電吸附-電催化氧化-電吸附-電催化氧化”脈沖循環反應過程：直流電源的電流密度為1mA/cm2，形成電吸附控制過程；脈沖電源的平均電流密度為12mA/cm2，形成電催化氧化控制過程，脈沖占空比為0.5，頻率為1000Hz。反應4小時后，苯甲酸廢水的化學需氧量COD去除率為96.8％，去除率高于對比案例1單一電吸附(去除率為6.5％)和對比案例2脈沖電催化氧化(去除率為75.6％)之和，即實現了高效的電吸附和電催化氧化協同效應。實施例2將120mg/L的苯甲酸廢水(含0.05mol/L硫酸鈉電解質)加入三維電化學反應器中處理，陽極采用鈦基多孔二氧化錫電極，粒子電極為金屬催化劑陶粒，陰極為不銹鋼電極，采用直流脈沖雙電源，通過持續的正向直流脈沖雙電流在電極上形成“電吸附-電催化氧化-電吸附-電催化氧化”脈沖循環反應過程：直流電源的電流密度為1.5mA/cm2，形成電吸附控制過程；脈沖電源的平均電流密度為25mA/cm2，形成電催化氧化控制過程，脈沖占空比為0.7，頻率為100Hz。反應4小時后，苯甲酸廢水的化學需氧量COD去除率為98.5％，實現了高效的電吸附和電催化氧化協同效應。實施例3將20mg/L的苯甲酸廢水(含0.05mol/L硫酸鈉電解質)加入二維電化學反應器中處理，陽極采用鈦基多孔二氧化錫電極，陰極為不銹鋼電極，采用直流脈沖雙電源，通過持續的正向直流脈沖雙電流在電極上形成“電吸附-電催化氧化-電吸附-電催化氧化”脈沖循環反應過程：直流電源的電流密度為2mA/cm2，形成電吸附控制過程；脈沖電源的平均電流密度為30mA/cm2，形成電催化氧化控制過程，脈沖占空比為0.8，頻率為3000Hz。反應15分鐘，苯甲酸廢水的化學需氧量COD去除率為86.3％，實現了高效的電吸附和電催化氧化協同效應。實施例4將40mg/L的苯甲酸廢水(含0.05mol/L硫酸鈉電解質)加入二維電化學反應器中處理，陽極采用鈦基多孔二氧化錫電極，陰極為不銹鋼電極，采用直流脈沖雙電源，通過持續的正向直流脈沖雙電流在電極上形成“電吸附-電催化氧化-電吸附-電催化氧化”脈沖循環反應過程：直流電源的電流密度為0.5mA/cm2，形成電吸附控制過程；脈沖電源的平均電流密度為2mA/cm2，形成電催化氧化控制過程，脈沖占空比為0.5，頻率為500Hz。反應300分鐘，苯甲酸廢水的化學需氧量COD去除率為90.2％，實現了高效的電吸附和電催化氧化協同效應。實施例5將60mg/L的苯甲酸廢水(含0.05mol/L硫酸鈉電解質)加入二維電化學反應器中處理，陽極采用鈦基多孔二氧化錫電極，陰極為不銹鋼電極，采用直流脈沖雙電源，通過持續的正向直流脈沖雙電流在電極上形成“電吸附-電催化氧化-電吸附-電催化氧化”脈沖循環反應過程：直流電源的電流密度為1.5mA/cm2，形成電吸附控制過程；脈沖電源的平均電流密度為20mA/cm2，形成電催化氧化控制過程，脈沖占空比為0.2，頻率為1500Hz。反應100分鐘，苯甲酸廢水的化學需氧量COD去除率為93.5％，實現了高效的電吸附和電催化氧化協同效應。實施例6將100mg/L的苯甲酸廢水(含0.05mol/L硫酸鈉電解質)加入三維電化學反應器中處理，陽極采用鈦基多孔二氧化錫電極，粒子電極為金屬催化劑陶粒，陰極為不銹鋼電極，采用直流脈沖雙電源，通過持續的正向直流脈沖雙電流在電極上形成“電吸附-電催化氧化-電吸附-電催化氧化”脈沖循環反應過程：直流電源的電流密度為2.0mA/cm2，形成電吸附控制過程；脈沖電源的平均電流密度為10mA/cm2，形成電催化氧化控制過程，脈沖占空比為0.3，頻率為20本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種脈沖電吸附?電催化氧化協同處理廢水的方法，其特征在于，包括：將污水加入電化學反應器中，向電化學反應器中加持續正向直流脈沖雙電流，廢水在電極上形成電吸附、電催化氧化、電吸附和電催化氧化的循環反應，反應完后排出污水；所述正向直流脈沖雙電流采用直流脈沖雙電源，包括直流電源和脈沖電源兩個電源。

【技術特征摘要】
1.一種脈沖電吸附-電催化氧化協同處理廢水的方法，其特征在于，包括：將污水加入電化學反應器中，向電化學反應器中加持續正向直流脈沖雙電流，廢水在電極上形成電吸附、電催化氧化、電吸附和電催化氧化的循環反應，反應完后排出污水；所述正向直流脈沖雙電流采用直流脈沖雙電源，包括直流電源和脈沖電源兩個電源。2.根據權利要求1所述的一種脈沖電吸附-電催化氧化協同處理廢水的方法，其特征在于，所述電化學反應器為二維電極電催化反應裝置或三維電極電催化反應裝置中的一種。3.根據權利要求2所述的一種脈沖電吸附-電催化氧化協同處理廢水的方法，其特征在于，所述直流電源控制電吸附過程，所述脈沖電源控制電催化氧化過程。4.根據權利要求3所述的一種脈沖電吸附-電...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳勇，涂勇，張耀輝，李軍，方斌斌，
申請(專利權)人：江蘇省環境科學研究院，
類型：發明
國別省市：江蘇,32