CN1594122A - 采用电化学转盘处理难降解有机废水的方法 - Google Patents

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Abstract

一种采用电化学转盘处理难降解有机废水的方法，将阳极和阴极均匀地交替布置在一个电化学转盘上，并将阳极和阴极分别用导线连接起来，再通过炭刷分别与直流电源的两极相连，进行电解。电化学转盘的下部浸没在电解槽内的溶液中，上部暴露在空气中，用电机带动转盘转动，以加快电极表面和主体溶液物质的交换更新，空气中与水体内可同时进行电解。本发明利用转盘上交替分布的阴阳极解决平板电极传质慢的问题，利用转盘的转动来加快电极表面和主体溶液物质的交换更新，强化了传质，并增加了液膜中的溶解氧，同时在两极间布上催化剂，兼顾了阴阳极氧化效率和催化效果，而且充分利用了空间，使电极面积大大扩展。

Description

采用电化学转盘处理难降解有机废水的方法
技术领域
本发明涉及一种采用电化学转盘处理难降解有机废水的方法，利用阴阳极交替布置并一半浸没在溶液中的转盘，进行有机废水的电解。属于环境技术和电化学领域。
背景技术
随着工业生产的发展，工业废水的种类和排放量日益增多，成分更加复杂，而且往往含有难生物降解的有毒有害的化学污染物，对人类和环境造成了极大的危害。所以难降解有机污染物的治理已成为全世界环境学科研究的热点。故在生物处理法研究的同时，一系列针对难生物降解的所谓高级氧化技术也被广泛研究。而电化学方法是一种已经被工业化的清洁简便的废水处理绿色技术。电化学高级氧化方法主要是利用其阳极的高电位和有催化活性的阴阳极反应产生的具有强氧化能力的活性自由基来氧化降解有机物的一种氧化技术，但长期以来受电极材料活性、副反应、电极寿命的限制和电化学扩散传质速度的影响(由于废水浓度低的固有特点)，存在电流效率低、能耗较高及电极钝化等不足。因此在电化学氧化降解有机废水领域进行新的探索，开发新型的电极材料、反应器结构及不同的电极工作方式来解决上述问题是目前国内外有许多学者的研究方向。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种采用电化学转盘处理难降解有机废水的方法，强化传质，提高处理效率。
为实现这样的目的，本发明采用电化学转盘处理难降解有机废水，利用转盘上交替分布的阴阳极解决平板电极传质慢的问题，利用转盘的转动来加快电极表面和主体溶液物质的交换更新，并增加了液膜中的溶解氧。在两极之间的转盘底板上布上催化剂，以兼顾阴阳极的氧化效率。
本发明将阳极和阴极按不同的间隔均匀地交替布置在一个电化学转盘上，并将阳极和阴极分别用导线连接起来，然后再通过炭刷分别与直流电源的两极相连，进行电解。电化学转盘的下部浸没在电解槽内的溶液中，上部暴露在空气中，用电机带动转盘转动，转速为10-80转/分钟，处理时间1-2小时。转盘的转动加快电极表面和主体溶液物质的交换更新，并增加了液膜中的溶解氧，空气中与水体内可同时进行电解。
本发明采用的电化学转盘可以取直径0.05～5m，电极的材料可以选择石墨、铁、铜、钛基金属氧化物等。在电极之间的转盘底板上可以布置纤维、纱布等不同亲水材料，以加强液膜的形成。转盘的转动与大量液膜的形成强化了传质及物质交换，而且起到了曝气的效果，有利于氧气在阴极上发生还原作用，从而生成过氧化物。在电极之间的转盘底板上还可布上固体催化剂如颗粒活性炭，分子筛等，在两极之间形成复式电极催化体系，从而提高电流效率。为了提高导电性，可在废水中添加电解质，如无水硫酸钠。电化学处理中采用外加直流电。
本发明的方法可以采用单转盘结构形式，也可以采用多个转盘并联形式。
本发明利用转盘上交替分布的阴阳极解决平板电极传质慢的问题，利用转盘的转动来加快电极表面和主体溶液物质的交换更新，强化了传质，同时在两极之间的转盘底板上布上催化剂，兼顾了阴阳极氧化效率和催化效果，而且充分利用了空间，使电极面积大大扩展。本发明这种新型电解方法在处理难降解有机废水方面应具有良好的应用前景。
具体实施方式
图1为本发明使用的装置示意图。
图1所示的是一个单转盘结构，图中，1为直流电源，2为电化学转盘，3为炭刷，4为电解槽。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
图1为本发明方法采用的电化学转盘结构示意图。这里只是一个单转盘的示意，实际装置中可由多个转盘并联。
如图1所示，在一个电化学转盘2上，按不同的间隔均匀地交替布置阳极和阴极，阳极和阴极分别通过导线连接起来，然后再通过炭刷3分别与直流电源1的两极相连。电化学转盘2的下部浸没在电解槽4内的溶液中，上部暴露在空气中。用电机带动转盘转动，转盘的转动加快电极表面和主体溶液物质的交换更新，空气中与水体内可同时进行电解。
本发明提供的实施例中，采用的电化学转盘的底板为有机玻璃，转盘的直径为17.6cm，每片电极的长度为5cm，转盘上阴阳极板分别为10块。将体积为400mL，浓度为0.1000g/L的活性艳橙X-GN模拟染料废水置于电解槽中，用不同转速的电化学转盘在不同的操作条件下进行有机废水的处理。处理时间为1小时，每隔10分钟取样分析，在可见光区域内最大吸收波长480nm处测吸光度，求色度去除率的变化。
实施例1-3：不同转速对色度去除率的影响
以石墨片作为阳极，铜片作为阴极，极板之间的转盘底板上无其它物质。电流为0.2A，转速分别为0转/分钟(实施例1)、30转/分钟(实施例2)和70转/分钟(实施例3)。色度去除率的结果如下：
      时间(分钟)     0     10     20     30     40     50     60
  转速(转/分钟)     0     0     23.61     33.09     41.20     50.19     55.34     63.39
    30     0     40.18     52.14     63.21     79.58     80.12     90.13
    70     0     59.06     79.52     88.71     92.65     95.54     96.65
当转速为0转/分钟时，相当于插入固定电极的传统电解方式，其电解效果没有转动时的效果好，随着转动速度的加快，电解效果增加。
实施例4-6：不同的阴极材料对色度去除率的影响
阳极为石墨，阴极分别为铜(实施例4)、铁(实施例5)和钛基氧化物(实施例6)。电流为0.2A，转速为70转/分钟，色度去除率的结果如下：
     时间(分钟)   0     10     20     30     40     50     60
阴极材料   铜   0     59.06     79.52     88.71     92.65     95.54     96.65
  铁   0     48.05     59.43     75.69     86.32     92.36     95.41
  钛基氧化物   0     55.25     69.86     78.94     87.34     93.51     95.48
铜、铁和钛基氧化物作为阴极材料的处理效果都很好。相比之下，铁容易生锈，钛基氧化物的制作成本高，所以选择铜作为阴极较为合适。
实施例7-8：电极间亲水材料对色度去除率的影响
在阴阳极之间的转盘底板上分别布置上晴纶布或纱布。电流为0.2A，转速为70转/分钟。色度去除率的结果如下：
     时间(分钟)   0   10   20   30   40   50   60
极板间材料   晴纶   0   45.23   56.45   68.95   75.69   85.46   94.21
  纱布   0   52.61   78.20   89.83   94.76   97.09   97.67
从上表可以看出，纱布的亲水性比晴纶的好，其处理效果也好。这是由于纱布将更多的溶液带到空气中，使暴露在空气中的那部分转盘的处理效果增加。
实施例9-10：不同催化材料对色度去除率的影响
石墨作为阳极，铜作为阴极，亲水材料为纱布，在极板之间的转盘底板上分别布置上分子筛(实施例9)和颗粒活性炭(实施例10)作催化剂，电流为0.2A，转速为70r/min。色度去除率的结果如下：
     时间(分钟)     0   10   20   30   40   50   60
催化剂 分子筛     0   53.79   73.59   84.56   92.31   94.56   97.86
颗粒活性炭     0   54.72   80.95   90.16   96.06   97.64   99.61
从上表可以看出，当催化剂为颗粒活性炭时，电解效果好。这是由于颗粒活性炭的导电性比分子筛的好，而且颗粒活性炭的表面所含的一些基团可以加强催化效果。

Claims (5)

1、一种采用电化学转盘处理难降解有机废水的方法，其特征在于将阳极和阴极均匀地交替布置在一个电化学转盘(2)上，并将阳极和阴极分别用导线连接起来，再通过炭刷(3)分别与直流电源(1)的两极相连，进行电解，电化学转盘(2)的下部浸没在电解槽(4)内的溶液中，上部暴露在空气中，用电机带动电化学转盘(2)转动来加快电极表面和主体溶液物质的交换更新，转速在10-80转/分钟，处理时间1-2小时。
2、如权利要求1的采用电化学转盘处理难降解有机废水的方法，其特征在于所述阳极采用石墨，阴极采用铁、铜或钛基氧化物。
3、如权利要求1的采用电化学转盘处理难降解有机废水的方法，其特征在于所述的阴阳电极之间的转盘底板上布置亲水材料晴纶或纱布。
4、如权利要求1的采用电化学转盘处理难降解有机废水的方法，其特征在于所述的阴阳电极之间的转盘底板上布置固体催化剂分子筛或颗粒活性炭。
5、如权利要求1的采用电化学转盘处理难降解有机废水的方法，其特征在于在转盘上交替布置的阴阳极总数目为10对。
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