[发明专利]一种多电极共同作用处理含氯有机废水的电解装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种多电极共同作用的用于去除水中氯代有机物等持久性有机污染物的电解装置，属于电化学及环境技术领域。

背景技术

近年来，随着经济的发展，越来越多的氯代有机物等持久性有机污染物进入环境中，对生态和环境造成了极大的破坏。由于氯代有机物的在污水成分中的量比较少，且较难去除，对于研究其处理方法的学者来讲是一个难题。近年来，电化学技术用于去除废水中有机物的研究不断增多，相对于其他废水处理方法，电化学法设备简便，易控制，反应条件要求不高，但其主要侧重于阳极氧化，处理氯代有机污染物时，氯原子很难彻底从有机分子上脱除，致使处理后有较多含氯中间产物存在，对有机废水的去除率比较低，且能耗较高。而通过阴极对氧的还原生成过氧化氢的反应不会直接产生羟基自由基之类的活性物种，是现在研究的热点。

曲久辉的专利(公开号CN1350982A)是一种废水处理的反应器，其特征在于先进行氧化、后进行还原处理，或先进行还原、后进行氧化处理，或者单独进行还原处理，虽然该反应器可达到改善电化学过程的净水效果，提高能源利用率的目的，但由于其阴极由镍板制成，无需通气，故而没有气体室及进气装置，对废水的处理不彻底，且阴阳极室需要添加锰砂、无烟煤等填料，需要定期清理，操作复杂，处理效率较低。

王文华的专利(公开号CN1285316A)是一种采用复合气体扩散电极的废水处理电解装置，反应槽体底部放置阳极，复合气体扩散电极作阴极置于阳极上方，具有运行稳定、投资低的优点，但其需要在扩散电极和阳极间加负载金属及其氧化物活半导体材料颗粒的催化剂，给工艺的操作带来一定的困难。

王建龙的专利(公开号CN101434429A)所叙述的电解装置以两电极结构对废水进行电解处理，虽然其结构简单，对含氯有机废水有较好的处理效果，且能降低能耗，但由于其双电极结构，处理量较低，不能充分利用，对有机废水的处理效率较低，且不能够扩大化应用。

总体说来，现有技术不能对氯代有机物进行彻底处理、会产生二次污染和材料的浪费、需添加催化剂或填料、处理效率较低、且不能够推广使用。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种多电极共同作用的用于去除水中氯代有机物等持久性有机污染物的电解装置，本发明主体包括阴极室(9、11)、阳极室(10)、气体室(1、7)、进气孔(8、13)、阴极(2、6)、阳极(4)、卡板(12)和隔膜(3、5)，其中，包括双阴极和单阳极，双阴极为对称结构分居阳极两侧。

本发明所用阳极为具有氧化作用的电极，特别是DSA电极，优选Ti/IrO₂/RuO₂电极，其具有较低的析氯过电位，降解氯代有机物的过程中产生的Cl^-容易转化成Cl₂析出，可避免生成有毒的氯代中间产物。

本发明所用阴极为载金属的碳质气体扩散电极，特别是载钯碳纳米管、活性炭、石墨烯电极，优选载钯石墨烯电极，通氢气时，由于电极具有良好的吸氢脱氯性能，在通氢气时能够充分发生还原脱氯反应，在通氧气时又能够发生氧化反应生成H₂O₂，进一步对反应的中间产物进行氧化，使氯代有机物得到彻底的去除。

本发明所用隔膜为具有分隔两极作用的隔膜，特别是有机合成材料制造的隔膜，优选涤纶隔膜，其耐酸碱性，允许离子通过，化学性质稳定，且造价便宜，易于更换。

本发明的装置在通气时，可通入不同气体，优选前段时间通氢气，而后通空气；加入的硫酸钠或其它电解质的浓度为0.01～1.0mol/L，特别是0.02～0.10mol/L，优选0.05mol/L；通入不同气体的时间为40～180min，特别是45～80min，优选60min；控制电流密度为5～100mA/cm²，特别是30～60mA/cm²，优选50mA/cm²；曝气速率为1～80mL/s，特别是10～30mL/s优选25mL/s；阴极室内电解液的pH达到8～13，特别是9～11，优选10；阳极室内电解液的pH达到0.5～6.0，特别是1～3，优选2。

本发明采用电化学阴极还原和阴阳极同时氧化耦合降解氯代有机污染物。反应原理如下：

1阳极反应机理