【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电化学系统，具体涉及一种基于双面阴极处理含氮有机废水的电化学系统与方法。
技术介绍
1、随着我国工业现代化的快速推进，国家对工业废水排放标准的日益严格，对工业废水处理技术提出了更为严苛的要求。然而，工业废水因其成分复杂多变和污染物浓度波动大等特性，处理难度极高，成为了水处理领域的一大难题。
2、工业废水与生活污水相比，特别是来自化工、制药、印染及畜禽养殖等行业的废水，其化学需氧量(cod)值较高，并含有高浓度的硝酸盐。其中，cod主要由难以生物降解的有机物构成；而硝酸盐则是由于水中硝化细菌的作用，将含氮化合物及氨氮转化为硝态氮并富集于水体中。这些特性使得工业废水处理变得尤为困难。传统的废水处理方法在处理工业废水时往往效果有限，难以达到排放标准。因此，如何有效去除工业废水中的难降解有机物和高浓度硝酸盐，成为当前水污染控制与修复领域亟待解决的关键问题。
3、相关技术中，申请号为cn202310392806.9、名称为一种同步减污降碳脱氮除磷三维电催化处理装置及工艺。公开了一种同步减污降碳脱氮除磷三维电催化处理装置及工艺，涉及废水处理
，解决现有三维电催化侧重于废水中cod的去除，无法同步脱氮除磷的问题，包括电催化反应池、沉淀池、第一电源、第二电源、曝气管，所述电催化反应池的一端设置有进水管，另一端设置有与沉淀池连通的溢流管，所述电催化反应池内呈间距依次设置有碳毡电极、铁电极、泡沫铜电极、钛基涂层电极，所述第一电源的阴极与碳毡电极连接，阳极与铁电极连接，第二电源的阴极与泡沫铜电极连接，阳极与
技术实现思路
1、为了克服现有技术缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于双面阴极处理含氮有机废水的电化学系统及方法，本专利技术在无需外源投加铁离子及h2o2的条件下，双面阴极中具有电催化降解功能的一侧可通过两电子的氧气还原反应和电芬顿过程原位产生·oh，实现有机污染物的高效降解；同时，no3-在dsa和双面阴极中具有脱氮功能一侧的协同作用下可转化为n2排出，实现了有机污染物和总氮的同步去除，实现了有机污染物和总氮的同步去除；本专利技术将脱氮和电催化降解两个功能集成于单个阴极中，相较于双阴极电化学系统更加紧凑且高效，提高了电流效率和传质效率，减少了系统的复杂性和占地面积，降低了能耗与运行成本。
2、本专利技术的目的采用如下技术方案实现：
3、一种基于双面阴极处理含氮有机废水的电化学系统，包括：
4、反应器，所述反应器中限定出反应腔，所述反应器上设置有分别与所述反应腔连通的进液口和出液口；
5、曝气装置，所述曝气装置的曝气口与所述反应腔连通，所述曝气装置用于往所述反应腔内曝气；
6、电源，所述电源用于供电；
7、阳极，所述阳极连接所述的电源的正极；
8、双面阴极，所述双面阴极连接所述的电源的负极，所述双面阴极包括电极基底，所述电极基底的第一侧面形成具有脱氮功能的第一阴极，所述电极基底与所述第一阴极相背的第二侧面形成具有电催化降解的第二阴极；所述第一阴极朝向所述阳极，所述第二阴极邻近所述气泵的曝气口。
9、进一步地，所述阳极与所述双面阴极的间距保持在1-5cm之间。
10、进一步地，所述双面电极由具有脱氮功能的第一催化剂材料、具有电催化降解功能的第二催化剂材料和电极基底制备而成；其中，电极基底的第一侧面通过负载具有脱氮功能的催化剂材料以形成第一阴极，所述电极基底的第一侧面通过负载具有电催化降解功能的催化剂材料以形成第二阴极；第一催化剂材料和第二催化剂材料均包含导电粘结剂。
11、进一步地，所述双面电极的制备方法，采用卷对卷涂覆辊轧系统；包括以下步骤：
12、备料步骤：预先制备好电极基底、第一催化剂油墨及第二催化剂油墨，备用；
13、放卷步骤：放卷轴释放电极基底向收卷轴方向移动，放卷轴的放卷张力为10-22n；
14、涂布步骤：电极基底经过两侧的网纹辊，网纹辊紧密贴合于电极基底，利用其表面纹理将预先调配好的第一催化剂油墨及第二催化剂油墨分别均匀涂布于电极基底的相对两侧，从而形成具有双面涂层的电极结构；
15、红外固化步骤：具有双面涂层的电极结构进入加热烘干装置，加热方式为红外加热，加热温度在50-80℃之间，加热时间为0.5-3min，双面电极在加热干燥装置中的张力保持在6-15n；
16、收卷步骤：通过收卷轴对完成涂布的电极进行收卷，收卷的张力为4-12n。
17、进一步地，具有脱氮功能的催化剂材料包括pd、pt、ru、ag、au、fe、co、ni和cu中的任意一种或至少两种的组合；
18、或者是，具有电催化降解功能的催化剂材料包括fe2o3、fe3o4、feooh、fe-mof和fe-mof衍生物中的任意一种或至少两种的组合；
19、或者是，所述电极基底为碳材料或金属材料，碳材料包括碳纸、碳布、碳毡和石墨毡中的任意一种或至少两种的组合，金属材料包括pt、ru、rh、fe、co、ni、cu和ti以及以这些元素为基础的合金电极；
20、或者是，所述导电粘结剂采用聚偏氟乙烯(pvdf)、全氟磺酸型聚合物(nafion)、聚四氟乙烯(ptfe)和聚二甲基硅氧烷(pdms)中任意一种或至少两种的组合。
21、进一步地，所述阳极为涂层钛板/网阳极，涂层包括pt、iro2、ruo2、ti4o7、ta2o5、pbo2、sno2和sb2o5中的任意一种或至少两种的组合。
22、进一步地，所述电极基底的制备方法为：选择厚度为1-5mm的石墨毡，使用去离子水、丙酮、无水乙醇各超声清洗石墨毡15-30min后，置于60-80℃的真空干燥箱中干燥6-12h；将干燥后的石墨毡浸泡在浓硝酸中，60-85℃水浴下活化6-10h，然后用去离子水洗至中性；最后，将石墨毡置于60-80℃烘箱中干燥12-24h，得到预处理石墨毡作为电极基底。
23、进一步地，所述第一催化剂油墨的制备方法为：称取0.5gpd粉，加入含有50ml去离子水、50ml无水乙醇和5ml全氟磺酸型聚合物(5wt％)的混合溶液中，超声0.5-2h使其完全分散，并在400-1000rpm转速下搅拌1-3h，制成用于涂覆双面电极中具有脱氮功能一侧的第一催化剂油墨。
24、进一步地，所述第二催化剂油墨的制备方法为：称取1gfeooh，加入含有40ml去离子水、60ml无水乙醇和10ml全氟磺酸型聚合物(5wt％)的混合溶液中，超声0.5-2h使其完全分散，并在400-1000rpm转速下搅拌1-3h，制成用于涂覆双面电极中具有电催化降解功能一侧的第二催化剂油墨。
25、一种基于双面阴极处理含氮有机废水的电化学处理方法，应用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于双面阴极处理含氮有机废水的电化学系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于双面阴极处理含氮有机废水的电化学系统，其特征在于，所述阳极与所述双面阴极的间距保持在1-5cm之间。
3.如权利要求1所述的基于双面阴极处理含氮有机废水的电化学系统，其特征在于，所述双面电极由具有脱氮功能的第一催化剂材料、具有电催化降解功能的第二催化剂材料和电极基底制备而成；其中，电极基底的第一侧面通过负载具有脱氮功能的催化剂材料以形成第一阴极，所述电极基底的第一侧面通过负载具有电催化降解功能的催化剂材料以形成第二阴极；第一催化剂材料和第二催化剂材料均包含导电粘结剂。
4.如权利要求3所述的基于双面阴极处理含氮有机废水的电化学系统，其特征在于，所述双面电极的制备方法，采用卷对卷涂覆辊轧系统；包括以下步骤：
5.如权利要求3所述的基于双面阴极处理含氮有机废水的电化学系统，其特征在于，具有脱氮功能的催化剂材料包括Pd、Pt、Ru、Ag、Au、Fe、Co、Ni和Cu中的任意一种或至少两种的组合；
6.如权利要求1所述的基于双面阴极处
7.如权利要求4所述的基于双面阴极处理含氮有机废水的电化学系统，其特征在于，所述电极基底的制备方法为：选择厚度为1-5mm的石墨毡，使用去离子水、丙酮、无水乙醇各超声清洗石墨毡15-30min后，置于60-80℃的真空干燥箱中干燥6-12h；将干燥后的石墨毡浸泡在浓硝酸中，60-85℃水浴下活化6-10h，然后用去离子水洗至中性；最后，将石墨毡置于60-80℃烘箱中干燥12-24h，得到预处理石墨毡作为电极基底。
8.如权利要求4所述的基于双面阴极处理含氮有机废水的电化学系统，其特征在于，所述第一催化剂油墨的制备方法为：称取0.5gPd粉，加入含有50mL去离子水、50mL无水乙醇和5mL重量含量为5wt％的全氟磺酸型聚合物的混合溶液中，超声0.5-2h使其完全分散，并在400-1000rpm转速下搅拌1-3h，制成用于涂覆双面电极中具有脱氮功能一侧的第一催化剂油墨。
9.如权利要求4所述的基于双面阴极处理含氮有机废水的电化学系统，其特征在于，所述第二催化剂油墨的制备方法为：称取1gFeOOH，加入含有40mL去离子水、60mL无水乙醇和10mL重量含量为5wt％的全氟磺酸型聚合物的混合溶液中，随后，超声0.5-2h使其完全分散，并在400-1000rpm转速下搅拌1-3h，制成用于涂覆双面电极中具有电催化降解功能一侧的第二催化剂油墨。
10.一种基于双面阴极处理含氮有机废水的电化学处理方法，其特征在于，应用如权利要求1-9任意一项所述的电化学系统，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于双面阴极处理含氮有机废水的电化学系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于双面阴极处理含氮有机废水的电化学系统，其特征在于，所述阳极与所述双面阴极的间距保持在1-5cm之间。
3.如权利要求1所述的基于双面阴极处理含氮有机废水的电化学系统，其特征在于，所述双面电极由具有脱氮功能的第一催化剂材料、具有电催化降解功能的第二催化剂材料和电极基底制备而成；其中，电极基底的第一侧面通过负载具有脱氮功能的催化剂材料以形成第一阴极，所述电极基底的第一侧面通过负载具有电催化降解功能的催化剂材料以形成第二阴极；第一催化剂材料和第二催化剂材料均包含导电粘结剂。
4.如权利要求3所述的基于双面阴极处理含氮有机废水的电化学系统，其特征在于，所述双面电极的制备方法，采用卷对卷涂覆辊轧系统；包括以下步骤：
5.如权利要求3所述的基于双面阴极处理含氮有机废水的电化学系统，其特征在于，具有脱氮功能的催化剂材料包括pd、pt、ru、ag、au、fe、co、ni和cu中的任意一种或至少两种的组合；
6.如权利要求1所述的基于双面阴极处理含氮有机废水的电化学系统，其特征在于，所述阳极为涂层钛板/网阳极，涂层包括pt、iro2、ruo2、ti4o7、ta2o5、pbo2、sno2和sb2o5中的任意一种或至少两种的组合。
7.如权利要求4所述的基于双面阴极处理含氮有机废水的电化学系统，...
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