[发明专利]一种电催化氧化-电渗析耦合处理系统及应用

说明书

本发明公开一种电催化氧化‑电渗析耦合处理系统，通过构建多组电催化电极和电渗析膜堆交替组合的复合电化学耦合技术体系，将电催化氧化和电渗析技术有机组合成一体，形成一体化单元，废水原水同时进入电极区和膜堆淡化室产生电催化氧化和电渗析迁移同步协同作用，形成淡水排出，含盐清水则进入膜堆浓缩室，电极区和膜堆淡化室内的无机盐离子在电渗析作用下进入到浓缩室形成浓水，膜堆浓缩室的浓水产生盐分累积循环后，浓水去蒸发脱盐处理，冷凝水用于补充到含盐清水中。本发明形成电催化氧化和电渗析相互协同作用，强化电催化氧化降解有机物效率，同时通过电催化氧化提高电渗析性能，高效同步去除工业废水中的高浓无机盐和难降解有机物。

技术领域

本发明属于工业污水处理领域，具体涉及一种电催化氧化-电渗析耦合处理系统及应用。

背景技术

伴随着工业经济的持续高速发展，工业生产过程中产生了大量废水，这对环境安全造成了极大的压力。而废水中含有许多较难降解的毒性污染物，成分复杂，呈现复合污染特征，如酚类化合物，杂环类化合物，多氯联苯等有机化合物，以及盐分、重金属等无机化合物，会造成天然水体污染的加剧，制约社会经济和科技的发展。针对高含盐有机工业废水的预处理技术普遍是直接采用蒸发的方式将盐浓缩结晶出来，而在蒸发过程中这些高浓有机物和无机盐往往形成复合聚合物，导致蒸发结晶环节出现粘结、堵塞等问题。电催化氧化技术是利用电极表面产生强氧化性的羟基自由基[OH·]、H₂O₂等将有机污染物氧化降解，在处理有机工业废水方面具有一定优势。电渗析技术是基于离子交换膜对于阴阳离子的选择透过性，通过外加电场的作用，使水中的阴阳离子发生定向迁移，从而实现脱盐的过程，电渗析技术具有能量消耗低，对原水含盐量变化适应性强，易于实现机械化和自动化等优点。虽然电催化氧化降解有机物能力强，但是高浓度盐分等复合污染物会削减氧化剂效果，并易阻塞电极表面活性点，降低电催化氧化性能，氧化效能受到限制；电渗析脱盐能力强，但去除有机物能力有限，且大量有机物会造成电渗析膜污染，降低电渗析性能。目前，电催化氧化与电渗析联合技术主要是通过两段组合的方式，只是单一的串联组合，即电渗析和电催化氧化被设置为两个独立的单元，未能形成一体化单元，没有充分发挥其耦合协同效应。

发明内容

发明目的：为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提出一种电催化氧化-电渗析耦合处理系统，通过将电催化氧化和电渗析技术有机组合成一体，形成电催化氧化和电渗析相互协同作用，并同步去除高浓无机盐和难降解有机物。

为实现上述技术目的，本发明提出了一种电催化氧化-电渗析耦合处理系统，所述电催化氧化-电渗析耦合处理系统包括至少三个电催化电极和至少两个电渗析膜堆，每个电渗析膜堆由若干对阳离子交换膜和阴离子交换膜相间排列构成，三个电催化电极中至少包括一个电催化阳极和一个电催化阴极，其中，电催化电极按照极性相间排列，电渗析膜堆设置于两个电催化电极之间，且电渗析膜堆的阴离子交换膜的一侧与电催化阴极相邻，阳离子交换膜的一侧与电催化阳极相邻，从而在电催化电极与电渗析膜堆之间形成电极区，在电渗析膜堆内部形成膜堆淡化室和膜堆浓缩室。

本发明旨在将电催化氧化和电渗析技术有机组合成一体，形成一体化单元，而该系统中电极的选择、电渗析膜堆的阳离子交换膜、阴离子交换膜类型的选择、膜堆之间隔板、电极板和膜堆之间的极框等参数，本领域技术人员均可以根据实际需求进行选择和调整。

优选地，所述电催化电极在原位产生强氧化性物质。

在本发明的一种实施方式中，所述电催化电极为钛基金属氧化物电极。

在本发明的一种实施方式中，电催化电极为电催化钛基钌铱电极板或钛基亚氧化钛电极板。

优选地，所述阳离子交换膜和阴离子交换膜均为异相膜、均相膜或半均相膜中的任意一种。优选抗污染型均相膜。

本发明进一步提出了上述电催化氧化-电渗析耦合处理系统在同步去除废水中的高浓无机盐和难降解有机物上的应用。