【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及废水处理，尤其涉及一种活化过硫酸盐去除废水中难降解有机物并同步脱盐的方法。
技术介绍
1、过硫酸盐氧化法具有成本低，氧化能力强，难降解有机物去除效果好的优点，在水处理领域得到了广泛的应用。在操作上，一般只需要直接将过硫酸盐投加到有机废水中，并用特定方式活化分解产生具有高氧化活性的活性氧对有机物进行降解，操作简单，实用性高。但是，此技术在降解有机物的同时会在废水中引入大量的盐离子，且在降解完成后盐离子仍停留于水中。为了提高处理后废水的水质，需要在后续增加脱盐步骤。目前，常见的脱盐技术有反渗透、电渗析等均存在能耗和运行成本高的问题。且目前过硫酸盐氧化技术的关注点主要集中于通过特定的方法来提升有机物的去除效率，如利用外场辅助法(光、电或热)或催化剂(金属催化剂、非金属催化剂等)活化法，对于如何脱除降解过程带来的盐分问题并未见文献研究。因此，研究一种能将过硫酸盐活化降解有机物过程中所产生的多余盐分同步去除的新方法，对于降低过硫酸盐氧化处理的成本，以及提高处理废水的水质具有十分重要的意义。
技术实现思路
1、针对现有过硫酸盐氧化降解废水中有机物的方法，需要增加后续脱盐步骤，增加成本和能耗的问题，本专利技术提供一种活化过硫酸盐去除废水中难降解有机物并同步脱盐的方法，其主要是利用过硫酸盐氧化和膜电容去离子结合的方法，实现了废水中难降解有机物和盐分的同步脱除，具有成本低，操作简单，应用范围广的优点。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：
3、一
4、在阴极和阳极之间施加直流电压；
5、将含有过硫酸盐的废水通入电化学反应装置的阴极腔室，在所述阴极腔室降解后，通入阳极腔室，在所述阳极腔室脱盐后，排出；
6、其中，所述电化学反应装置按照从阴极到阳极的方向依次包括阴极隔板、阴极分离隔板、活化材料隔板、阳极分离隔板和阳极隔板；
7、所述阴极隔板与阴极分离隔板之间设有第一阳离子交换膜；所述活化材料隔板与阳极分离隔板之间设有第二阳离子交换膜；所述阳极分离隔板与所述阳极隔板之间设有阴离子交换膜；
8、所述阴极隔板与所述活化材料隔板之间形成阴极腔室，所述第二阳离子隔膜与所述阳极隔板之间形成阳极腔室；
9、所述阴极隔板和所述阳极隔板均包括隔板框、设置于所述隔板框上的分离支撑网和紧贴于所述分离支撑网上的碳材料吸附层；
10、所述活化材料隔板包括隔板框和固定于所述隔板板框内部的多孔碳模块。
11、相对于现有技术，本专利技术提供的活化过硫酸盐去除废水中难降解有机物并同步脱盐的方法，采用过硫酸盐氧化法通过两腔室的电化学反应装置对废水中有机物活化进行降解，并将降解过程产生的盐离子进行同步脱除。两腔室电化学反应装置以多孔碳电极作为阴阳极，以活化材料隔板和阳离子隔膜作为活化降解单元置于两多孔碳电极之间，并分别在两多孔碳电极之间设置分离隔板形成两个进水腔室，其中，直接与活化材料隔板接触的腔室为降解腔室，与阳离子交换膜接触的阳极侧腔室为脱盐腔室，将废水和过硫酸盐混合后连续通过上述电化学反应装置的降解腔室和脱盐腔室，施加一定时间的电压，即可实现降解和脱盐的同时进行，本专利技术提供的废水处理方法具有操作简单，成本低，绿色环保，出水水质高等优点，推广应用价值较高。
12、本专利技术实现了过硫酸盐氧化有机物过程中引入盐分的同步去除，进一步降低了废水处理的操作复杂性和成本，本专利技术去除有机物同步脱盐过程施加的电压较低，但是，可保证盐分和有机物的高效去除，是一种节能降耗、绿色环保的废水处理方法。
13、本专利技术的技术原理为：以降解腔室中的多孔碳电极为阴极，脱盐腔室的多孔碳电极为阳极，废水先进入电化学反应装置的降解腔室，在施加外加电压的条件下，降解腔室中的过硫酸盐受到电场力的作用下向活化降解单元中的活化材料隔板迁移，并在其多孔碳模块中活化生成具有强氧化性的自由基(如硫酸根自由基、超氧自由基等)，这些自由基会与被吸附到多孔碳材料模块上的难降解有机物进行反应，实现难降解有机物的去除，同时，降解后的废水中的阳离子通过第一阳离子交换膜后被吸附到多孔碳电极(阴极)上(有部分会吸附到多孔碳材料模块上)，降解腔室出水至脱盐腔室，在脱盐腔室中废水中剩余的阴离子通过阴离子交换膜后，在电场力的作用下被吸附到多孔碳电极(阴极)和多孔碳模块中，从而实现了有机物和过硫酸盐氧化有机物产生的盐离子的同步去除。
14、需要说明的是，本专利技术中所述废水中难降解有机物包括抗生素类，如四环素、磺胺类抗生素；染料类，如甲基橙、亚甲基蓝等。优选四环素类抗生素。
15、作为本专利技术的一种具体实施方式，所述过硫酸盐为含钾离子的过一硫酸盐或含钠离子的过一硫酸盐。
16、作为本专利技术的一种具体实施方式，所述碳材料吸附层的原料包括：碳材料55％～95％、导电材料0％～25％和粘结剂5％～25％。
17、需要说明的是，本专利技术中所用的电极为对称的多孔碳基电极，也可以为非对称的多孔碳基电极。
18、作为本专利技术的一种具体实施方式，所述碳材料包括非负载型碳材料或负载金属氧化物的碳复合材料；其中，所述非负载型碳材料包括抗生素菌碳渣、活性炭或生物质炭中至少一种；所述负载金属氧化物的碳复合材料包括负载钴、铁、锰或镍的氧化物的碳复合材料。
19、具体地，所述抗生素菌渣包括青霉素菌碳渣或链霉素菌碳渣。优选青霉素菌碳渣。
20、进一步地，所述青霉素菌碳渣的制备方法包括如下步骤：
21、将青霉素菌发酵渣干燥后，于600℃～800℃碳化1h～3h，得青霉素菌碳渣。
22、作为本专利技术的一种具体实施方式，所述导电材料包括炭黑、碳纳米管或石墨炔中至少一种。优选炭黑。
23、作为本专利技术的一种具体实施方式，所述粘结剂包括聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯中的一种或两种。优选聚四氟乙烯。
24、作为本专利技术的一种具体实施方式，所述多孔碳模块包括活性炭毡、石墨毡或活性炭布中的一种。需要说明的是，本专利技术中多孔碳模块也可为其他形式碳材料的集合体。
25、作为本专利技术的一种具体实施方式，所述阴极隔板和阳极隔板的制备方法包括如下步骤：
26、将碳材料、导电材料和粘结剂混合均匀，涂覆于分离支撑网上，压片，烘干，得阴极隔板和阳极隔板。
27、作为本专利技术的一种具体实施方式，所述直流电压为0.8v～1.6v，施加电压的时间为0.5h～2h。
28、优选的，所述直流电压为1.2v。
29、具体地，正向施加0.5h，再反向施加0.5h。
30、作为本专利技术的一种具体实施方式，所述废水中过硫酸盐的浓度为0.08mol/ml～1.7mol/ml。优选0.163mol/l。
31、作为本专利技术的一种具体实施方式，所述电化学反应装置的进水流量为1ml/min～3ml/min。
32、优本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种活化过硫酸盐去除废水中难降解有机物并同步脱盐的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的活化过硫酸盐去除废水中难降解有机物并同步脱盐的方法，其特征在于，所述碳材料吸附层的原料包括：碳材料55％～95％、导电材料0％～25％和粘结剂5％～25％。
3.如权利要求2所述的活化过硫酸盐去除废水中难降解有机物并同步脱盐的方法，其特征在于，所述碳材料包括非负载型碳材料或负载金属氧化物的碳复合材料；其中，所述非负载型碳材料包括抗生素菌碳渣、活性炭或生物质炭中至少一种；所述负载金属氧化物的碳复合材料包括负载钴、铁、锰或镍的氧化物的碳复合材料；和/或
4.如权利要求2所述的活化过硫酸盐去除废水中难降解有机物并同步脱盐的方法，其特征在于，所述阴极隔板和阳极隔板的制备方法包括如下步骤：
5.如权利要求1所述的活化过硫酸盐去除废水中难降解有机物并同步脱盐的方法，其特征在于，所述直流电压为0.8V～1.6V，施加电压的时间为0.5h～2h；和/或
6.如权利要求1所述的活化过硫酸盐去除废水中难降解有机物并同步脱盐的方法，其
7.如权利要求1所述的活化过硫酸盐去除废水中难降解有机物并同步脱盐的方法，其特征在于，所述阴极分离隔板包括隔板框和设置于所述隔板框上的分离支撑网；
8.如权利要求1所述的活化过硫酸盐去除废水中难降解有机物并同步脱盐的方法，其特征在于，所述阴极隔板的外侧设有第一固定板；
9.如权利要求8所述的活化过硫酸盐去除废水中难降解有机物并同步脱盐的方法，其特征在于，所述阴极隔板上设有阴极集流体，所述阴极集流体密封伸出所述阴极隔板与所述第一固定板之外；
10.如权利要求1～9任一项所述的活化过硫酸盐去除废水中难降解有机物并同步脱盐的方法，其特征在于，所述电化学反应装置设有多个，多个所述电化学反应器串联或并联设置。
...【技术特征摘要】
1.一种活化过硫酸盐去除废水中难降解有机物并同步脱盐的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的活化过硫酸盐去除废水中难降解有机物并同步脱盐的方法，其特征在于，所述碳材料吸附层的原料包括：碳材料55％～95％、导电材料0％～25％和粘结剂5％～25％。
3.如权利要求2所述的活化过硫酸盐去除废水中难降解有机物并同步脱盐的方法，其特征在于，所述碳材料包括非负载型碳材料或负载金属氧化物的碳复合材料；其中，所述非负载型碳材料包括抗生素菌碳渣、活性炭或生物质炭中至少一种；所述负载金属氧化物的碳复合材料包括负载钴、铁、锰或镍的氧化物的碳复合材料；和/或
4.如权利要求2所述的活化过硫酸盐去除废水中难降解有机物并同步脱盐的方法，其特征在于，所述阴极隔板和阳极隔板的制备方法包括如下步骤：
5.如权利要求1所述的活化过硫酸盐去除废水中难降解有机物并同步脱盐的方法，其特征在于，所述直流电压为0.8v～1.6v，施加电压的时间为0...
【专利技术属性】
技术研发人员：岳欣，牛建瑞，马俊俊，余铭浩，陈梦，杨晨旭，李超，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：
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