[发明专利]一种电化学阴极激发高锰酸盐降解水中污染物的方法及装置

说明书

本发明公开了一种电化学阴极激发高锰酸盐降解水中污染物的方法及装置，所述方法步骤为：将待处理污水注入电极反应器中，投加电解质使电解质浓度为0.05M，再投加高锰酸盐使高锰酸盐浓度为1~100μM，然后在高锰酸盐浓度为1~100μM及通电电流为50~200mA下进行处理，处理30~60min，即完成污水中污染物的降解。本发明采用电化学阴极激发高锰酸盐，使高锰酸盐产生具有强氧化性的中间价态锰离子，可有效氧化、吸附水中的有机物和重金属；本发明提供的装置，通过将阴极以镀层的形式镀在反应室的内壁和溢流板的板壁，增加了污水与阴极电极的接触面积，从而提高了高锰酸盐的激发活化速率，而且也减少了金属的使用量，降低了成本。

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种电化学阴极激发高锰酸盐降解水中污染物的方法及装置。

背景技术

近年来，进入水体中的污染物数量越来越多，种类也越来越复杂，对人们赖以生存的水环境造成了严重的污染，给饮用水卫生安全带来了极大的威胁。传统的水处理工艺在解决水体微污染、水体富营养化、持续性有机污染物、高浓度的有机废水及重金属去除等方面仍存在着一些问题，相对而言，高级氧化技术以其快速、无选择性、彻底地氧化环境中的污染物等特点在降解水中有机污染物方面占据着优势，同时重金属的去除多依靠于不同的吸附作用。高锰酸盐作为一种广泛的氧化剂，与污染物在一定的条件下Mn（Ⅶ）会被激发产生Mn（Ⅵ）、Mn（Ⅴ）、Mn（Ⅳ）、Mn（Ⅲ）等多种价态，而其中的Mn（Ⅵ）、Mn（Ⅴ）、Mn（Ⅲ）均具有较强的氧化性，能够将污染的水体中的有机物氧化，进一步去除水体中的有机污染物，而反应产生的MnO₂可进一步的包埋水中的有机物；在去除重金属方面由于产生的MnO₂能够吸附水中的重金属而达到去除目的。但是高锰酸盐在一般条件下，很难产生具有强氧化性的中间价态锰离子，从而氧化降解水中有机污染物不彻底，重金属去除效果差。

发明内容

本发明主要针对现有方法中高锰酸盐降解水中有机污染物及重金属效果差的问题，提供一种利用电化学阴极激发高锰酸盐降解水中污染物的方法，同时本发明还提供了一种实现该方法的装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电化学阴极激发高锰酸盐降解水中污染物的方法，步骤如下：将待处理污水注入电极反应器中，投加电解质使电解质浓度为0.05M，再投加高锰酸盐使高锰酸盐浓度为1~100μM，然后在高锰酸盐浓度为1~100μM及通电电流为50~200mA下进行处理，处理30~60min，即完成待处理污水中污染物的降解。

由于高锰酸根在不通电条件下不能（或极少）产生活性的中间价态锰离子（尤其是Mn（Ⅲ）），其对有机物的去除效果较差，可降解的有机物不能完全降解，使其TOC也不能得到很好的处理，对难降解的有机物及重金属去除效果极差，应用价值较低。高锰酸盐在通电条件下，在给出电子的阴极可以得电子，从而产生具有强氧化性的中间价态锰离子（Mn（Ⅵ）、Mn（Ⅴ）、Mn（Ⅲ）），进而可以氧化水中的有机物，同时氧化产生的MnO₂可进一步包埋水体中的污染物，从而达到去除水中污染物的目的，其中对有机物的去除主要利用Mn（Ⅵ）、Mn（Ⅴ）、Mn（Ⅲ）等的氧化作用；而重金属的去除主要是MnO₂的吸附作用。

本发明方法可有效降解污水中的有机物及重金属，其中污水包括污水厂二级出水、有机废水、地表水或地下水，重金属包括铅、砷、铜、镉、镍、铬、锌、汞及钴等。

作为优选，所述高锰酸盐为高锰酸钾和高锰酸钠中的至少一种。高锰酸钾和高锰酸钠均为常用的高锰酸盐，价格便宜，易溶解，电解不易分解可保持电解池的离子强度。

作为优选，所述电解质为硫酸盐和碳酸盐中的至少一种，其中硫酸盐选自硫酸钠和硫酸钾中的至少一种，碳酸盐选自碳酸钠和碳酸钾中的至少一种。本发明中添加电解质可以使电解池中离子强度增大，进一步促进高锰酸盐激发产生中间价态活性锰离子。