本发明专利技术公开一种电协同氧化反应处理废水的方法及装置，其方法包括：将电解反应槽用电解分隔物分为电解阳极区和电解阴极区；所述电解阳极区的电解液包括含过硫酸根的化合物、多价态金属离子的可溶性盐可溶性可变价态金属盐和待处理废水；所述电解阴极区的电解液为电解质溶液或水；所述电解阳极区内电解液的氧化还原电位值控制在不低于300mV；所述电解分隔物为能对所述电解反应槽进行分隔，且能在电场作用力下有效阻止电解阳极区的电解液中的阴离子向电解阴极区迁移的材料。所述装置包括电解反应槽、电解阳极、电解阴极、电解分隔物、电解电源和氧化还原电位检测装置。采用本发明专利技术的方法和装置能够迅速有效对废水中的有机物、氨氮、还原性物质进行处理。还原性物质进行处理。还原性物质进行处理。
【技术实现步骤摘要】
一种电协同氧化反应处理废水的方法及装置
[0001]本专利技术属于工业废水处理领域，具体涉及一种电协同氧化反应处理废水的方法及其装置。
技术介绍
[0002]工业生产及废水处理中，常有去除液体中杂质和污染物的需要。例如，工业废水中常含有各种各样有害于人体或自然环境的污染物，需要通过物理、化学、生物等方法使其分解或者从液体中分离出去，待被处理的废水在达到环保排放标准后才能够排出。又例如，化工行业中为了避免生产原料中的杂质影响到生产质量，需要对生产原料中的杂质作前处理后才进入下一步工序生产。在上述的杂质和污染物中，较为常见的包括有机物、氨氮和氧化后需要通过进一步化学反应才能被彻底处理去除的还原性物质(例如含有低价态磷的化合物)。目前，通常采用强氧化剂来对液体中的有机有毒污染物进行氧化降解，或者将氨氮物质氧化转变为无毒气体，或者对所述的还原性物质进行氧化以便于后续的沉淀处理。然而，尤其是在还原性物质的氧化方面，现有的氧化技术对于废水处理还未能达到较理想的效果。
[0003]以化学镀镍为例，其镀液通常以硫酸镍、乙酸镍等作为主成分，再辅以如次亚磷酸盐、硼氢化钠、硼烷、肼等的还原剂和各种助剂来进行化学镀镍作业。由于过量的磷及其化合物会破坏生态环境、对人体健康带来危害，现时法规限定工业废液排放标准中的含磷量必须控制在1mg/L以下。现有技术中，含有低价态磷的化合物还无法通过直接的手段进行一步去除，唯有将液体中的低价态磷氧化至+5价后再通过化学反应生成难溶性盐，并采用过滤等方法将其从液体中分离。目前，业界普遍采用石灰和芬顿试剂来处理化学镀镍废液及其他类似化学镀镍废液的含磷废液。芬顿试剂是一种氧化性较强的高级氧化技术，但将其用于处理此类具有还原性的液体时，其氧化反应时间相当长；而且其处理过程中还需不断补充加投双氧水，导致耗料增多、成本重、处理溶液体积增大，这并非理想的处理方案。
[0004]除了芬顿试剂以外，采用过硫酸盐活化后产生的硫酸根自由基也是一种有效的高级氧化手段。过硫酸根含有O
‑
O单键，其在热、光或过渡离子存在的条件下均能断裂并生成氧化性极强的硫酸根自由基SO4‑
·
，可以有效对有机物和/或还原性物质进行氧化。其中，过渡金属离子活化过硫酸根的过程可以有效地在室温下进行。以二价铁离子为例，过硫酸根被活化转化为硫酸根自由基的化学反应方程式如下：
[0005]Fe
2+
+S2O
82
‑
→
Fe
3+
+SO4‑
·
+SO
42
‑
。
[0006]但是，过硫酸根受金属离子激活，生成硫酸根自由基的过程反应非常快，通常几分钟后活化反应就停止了，难以满足氧化有机物、氨氮和还原性物质的要求。
[0007]现有技术中也有提出将过硫酸盐与电解阴极上的电化学还原反应结合来对有机废液进行处理的方法，通过在电解阴极上不断将高价态的过渡金属离子还原为低价态的过渡金属离子来维持过硫酸根的活化。中国专利CN102249378A公开的一种电化学协同过硫酸盐处理有机废水的方法中，通过三价铁离子在电解阴极上被还原为二价铁离子，以保持电
解液中含有二价铁离子能与过硫酸盐进行反应的原理得到硫酸根自由基来实现将废水中的有机物氧化为小分子酸或矿化。中国专利CN108726640A公开的一种电化学协同过硫酸盐去除废水中有机污染物的方法，利用电解阴极在较温和的电流密度下持续生成低价态的过渡金属离子与过硫酸盐反生化学反应，从而使有机物在溶液中发生聚合生成可回收利用的固体沉淀物质，并通过固液分离进行去除。然而，上述的方法对液体中的还原性物质和痕量物质的氧化反应处理速度较慢，并且过硫酸根在电解阴极上被电解还原消耗量相当大而造成生产原材料浪费。所述的过硫酸根在电解阴极被还原的电化学反应式如下：
[0008]S2O
82
‑
+2e
‑
→
2SO
42
‑
。
[0009]综上所述，现有技术中还未有能迅速有效地处理废水中还原性物质或多种复杂有机污染物的方法。因此，业界对于氧化能力更高、适用性更广的废水氧化处理方案仍有着迫切的需求。
技术实现思路
[0010]本专利技术的第一目的是提供一种电协同氧化反应处理废水的方法，迅速有效对废水中的有机物、氨氮、还原性物质进行处理，显著缩短废水的氧化处理时间。
[0011]第二目的是提供上述电协同氧化反应处理废水的装置。
[0012]为了实现上述第一目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0013]一种电协同氧化反应处理废水的方法，包括以下步骤：
[0014](1)将电解反应槽用电解分隔物分为电解阳极区和电解阴极区，并将电解液分别加入到电解反应槽的电解阳极区和电解阴极区中；
[0015]所述电解阳极区的电解液包括含过硫酸根的化合物、多价态金属离子的可溶性盐和待处理废水；所述电解阴极区的电解液为电解质溶液或水；
[0016](2)将电解阳极浸入电解阳极区的电解液中并与电解电源的正极连接，将电解阴极浸入电解阴极区的电解液并与电解电源的负极连接；
[0017](3)启动电解电源开始对电解液进行电化学反应，所述电解阳极区内电解液的氧化还原电位值控制在不低于300mV；
[0018]所述电解分隔物为能对所述电解反应槽进行分隔，且能在电场作用力下有效阻止电解阳极区的电解液中的阴离子向电解阴极区迁移的材料。
[0019]所述待处理废水为含有氨氮，或其他还原性无机物的废水，或适于氧化处理的有机废液。
[0020]所述电解阳极区内电解液的氧化还原电位值控制在不低于500mV。
[0021]本专利技术除了采用难以通过简单工艺获得的过硫酸根以外，还通过电解阳极上发生的电化学反应，使电解液在氧化反应过程中产生多种新的氧化性物质。所述电解阳极区的电解液中的氧化性物质包括：电解液中本身具有氧化性的过硫酸根离子、水分子在所述的电解阳极上失去电子生成具有高氧化性的羟基自由基OH
·
、电解液中的低价态金属离子在所述的电解阳极上通过电化学氧化反应生成的高价态金属离子、电解液中的高价态金属离子参与氧化反应后生成的低价态金属离子与电解液中的过硫酸根离子通过活化反应生成的硫酸根自由基、以及当所述电解液中含有氯离子时电解过程中在所述电解阳极上生成氯气并溶于电解液中生成的次氯酸根。
[0022]上述多种高浓度的强氧化性物质在电解阳极区同时发挥各自的氧化性能且合力达到使用单用氧化性物质时更强的氧化能力，并且本专利技术将所述电解阳极区内电解液的氧化还原电位值控制在不低于300mV，使强氧化性物质与待处理废水中需被去除的有机物、氨氮和还原性物质作氧化反应，达到氧化能力的拓宽，能使待处理废水得到持久高速和稳定的氧化反应，实现远比单纯的硫酸根自由基的氧化反应有更有效的处理效果和更高的氧化速度，以及彻底处理痕量物质的效果。
[0023]经过本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电协同氧化反应处理废水的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将电解反应槽用电解分隔物分为电解阳极区和电解阴极区，并将电解液分别加入到电解反应槽的电解阳极区和电解阴极区中；所述电解阳极区的电解液包括含过硫酸根的化合物、多价态金属离子的可溶性盐和待处理废水；所述电解阴极区的电解液为电解质溶液或水；(2)将电解阳极浸入电解阳极区的电解液中并与电解电源的正极连接，将电解阴极浸入电解阴极区的电解液并与电解电源的负极连接；(3)启动电解电源开始对电解液进行电化学反应，所述电解阳极区内电解液的氧化还原电位值控制在不低于300mV；所述电解分隔物为能对所述电解反应槽进行分隔，且能在电场作用力下有效阻止电解阳极区的电解液中的阴离子向电解阴极区迁移的材料。2.根据权利要求1所述的电协同氧化反应处理废水的方法，其特征在于：所述待处理废水为含有氨氮，或其他还原性无机物的废水，或适于氧化处理的有机废液；所述含过硫酸根的化合物的阴离子为过一硫酸根和/或过二硫酸根，阳离子为氢离子、钾离子、钠离子、铵离子中的一种或多种；所述的多价态金属离子为可具有一个以上正电价态，且不同价态之间能通过氧化/还原互相转换的金属离子，可溶性盐为在中性或者酸性水溶液中可以溶解的盐。3.根据权利要求2所述的电协同氧化反应处理废水的方法，其特征在于：所述步骤(3)中采用调整电解电流、加入过硫酸根、加入具有氧化性的金属离子和加入氧化剂中的一种或多种方法，控制电解阳极区内电解液的氧化还原电位值。4.根据权利要求3所述的电协同氧化反应处理废水的方法，其特征在于：所述电解阳极区的电解液中过硫酸根离子不超过2.5mol/L，多价态金属离子的浓度不超过8.5mol/L。5.根据权利要求3所述的电协同氧化反应处理废水的方法，其特征在于：所述电解阳极区的电解液为中性或碱性时，向电解阳极区的电解液加入无机酸，使其变为酸性。6.根据权利要求3所述的电协同氧化反应处理废水的方法，其特征在于：所述含过硫酸根的化合物为过硫酸钠和/或过硫酸钾；所述多价态金属盐的可溶性盐为可溶性铁盐；所述氧化剂包括氧气、双氧水、过硫酸盐、氯酸盐、次氯酸盐、高氯酸盐、高锰酸盐、过碳酸盐和过硼酸盐。7.根据权利要求3所述的电协同氧化反应处理废水的方法，其特征在于：所述电解阳极和电解阴极均为不溶性电极；所述电解分隔物为阳离子交换膜、双极膜、反渗透膜、纳滤膜、密致滤布和中性膜中的一种或多种。8.根据权利要求3所述的电协同氧化反应处理废水的方法，其特征在于：所述电解阳极区内电解液的氧化还原电位值控制在不低于500mV。9.根据权利要求4所述的电协同氧化反应处理废水的方法，其特征在于：所述电解阳极区的电解液的温度不低于35℃。10.根据权利要求3所述的电协同氧化反应处理废水的方法，其特征在于：所述步骤(3)的电化学反应过程中，向电解阴极区的电解液中输入空气和氧化性...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶旖婷，
申请(专利权)人：叶旖婷，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。