[发明专利]一种同步除盐除难降解有机物的电化学废水处理方法

说明书

技术领域

本发明属于含盐含难降解有机物废水处理技术领域，具体地，主要针对含有低浓度盐和低浓度难降解有机物的废水的同步除盐除难降解有机物的方法。

背景技术

随着经济的发展和人口的膨胀，工业及生活所需的淡水资源日益匮乏，而废水回用成为发展的趋势。要达到回用水的水质要求，需要除去废水中的少量难降解有机物和盐类。这通常需要两种或者两种以上的技术来分别去除有机物和盐。例如专利CN 102001776A分别采用硫化沉淀、电吸附脱盐、电解除氯等技术处理高含盐有机废水；专利CN 102452753A对含盐有机废水依次采用电吸附脱盐、催化氧化和絮凝来处理；专利CN101481178利用微生物燃料电池实现同步除有机物、脱盐和产电，但仅限于可生化处理的有机废水，对于难降解有机物去除效果不好。因此目前缺少同步除盐除难降解有机物的技术。

一般来说，高级氧化技术(如O₃催化氧化、光催化、电催化等)产生强氧化性的羟基自由基(·OH)，可以完全矿化难降解有机物，但这种技术不能脱盐。而反渗透、电渗析等脱盐技术只是将有机物浓缩，无法降解有机物。电吸附脱盐技术(CDI)是近年来发展很快的一种脱盐技术。它利用多孔材料在通电后形成双电层、能够储存大量离子的原理将盐离子从溶液中除去，具有工作电压低(1-2V)、环境友好、能耗低、操作简便等优点。相比反渗透技术，它能耗更低，进水预处理要求低。但常规电吸附技术仍然不能有效去除有机物，有机物的存在还可能造成电极污染。

发明内容

本发明的目的在于克服常规电吸附脱盐技术不能有效去除有机物以及电化学氧化技术无法脱盐的缺点，提供一种同步除盐除难降解有机物的电化学废水处理方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种同步除盐除难降解有机物的电化学废水处理方法，所述方法使用多孔碳材料电极作为正负电极组装成电化学装置，将含有盐和难降解有机物的废水通过电化学装置，通过通入含氧气体，施加电压，并加入任选地Fe²⁺或Fe³⁺离子，使得难降解有机物得到降解和盐类得到同步去除。

本发明的原理是：使用多孔碳材料电极分别作为正极和负极，通过施加外加电压、通入含氧气体以及加入任选地Fe²⁺或Fe³⁺离子，发生电化学反应，产生Cl₂、H₂O₂、羟基自由基(·OH)等氧化性的物质，有助于难降解有机物的降解，同时电极对盐离子有很好的电吸附作用，实现了难降解有机物和盐离子的同步去除。具体为：施加一定电压后，正负离子分别在负极和正极的表面富集而从溶液中除去，O₂在负极表面还原产生H₂O₂，与任选地加入的Fe²⁺或Fe³⁺生成强氧化性的·OH，Cl^-在正极表面氧化产生Cl₂和HClO等活性氯物质，从而将有机物降解矿化。

正负极发生的反应如下：

2Cl^-→Cl₂(g)+2e^-    (1)

正极：Cl₂(g)+H₂O→2H⁺+Cl^-+ClO^-    (2)

负极：O₂+2H⁺+2e^-→H₂O₂    (3)

若加入Fe³⁺离子，则在负极发生如下反应：

Fe³⁺+e^-→Fe²⁺    (4)

H₂O₂与Fe²⁺进一步发生如下反应：

H₂O₂+Fe²⁺+H⁺→·OH+Fe³⁺+H₂O    (5)