[发明专利]同步电生臭氧与双氧水的电解池装置及其制备方法、应用

说明书

本发明公开了同步电生臭氧与双氧水的电解池装置及其制备方法、应用，其中所述装置包括侧面设置有开口的腔室、设置在腔室侧面开口处并封闭所述开口的膜电极集合体、设置在腔室内部的碳粉/聚四氟乙烯复合电极和钛电极、以及插入到所述腔室底部的氧气导管；所述膜电极集合体产生的臭氧与所述碳粉/聚四氟乙烯复合电极产生的双氧水耦合能够产生大量的羟基自由基，而所述羟基自由基能有效对废水中的PPCPs类污染物进行降解。本发明的电解池装置结构简单、易操作，且目标PPCPs去除效率高，臭氧和双氧水产量高，耦合产羟基自由基效率高；针对mg/L级的有机污染物浓度，其耦合电氧化PPCPs的降解效率在20分钟可达99%以上。

技术领域

本发明涉及电解池领域，尤其涉及同步电生臭氧与双氧水的电解池装置及其制备方法、应用。

背景技术

药品和个人护理用品（Pharmaceuticals and Personal Care Products，PPCPs）是大量使用并具有潜在毒性效应的一类新兴化学污染物，其主要包括人用、兽用和农用药品以及个人护理用品，其中药品包括抗生素、类固醇以及消炎止痛药等，个人护理用品主要是麝香类化合物，包括化妆品、染发剂以及洗发水等。

与常规COD污染不同，PPCPs在水体中即使处于一个持续较低水平（如ug/L甚至ng/L）也可能导致生态毒性，影响高等生物性别比、昆虫蜕皮或幼仔孵化概率、生命体生理结构畸形、植物生长等。随着其广泛使用，近年来在全球生态环境中和人体动物体内检测到它的存在，对生态环境和人体健康的危害也逐渐被认识，该类有机物已成为近年来环境有机污染物研究的热点。在控制技术方面，由于其较高稳定性和成分复杂，常规降解方法（如氧化还原、生物降解等）难以奏效，寻求条件温和、高效低耗的PPCP类物质降解方法已成为环境技术领域研究的新热点。

目前，对于PPCPs类污染物的治理技术研究较少，生物法中主要有活性污泥法、膜生物法等，现有污水处理厂生化段只能去除一部分PPCPs，并且主要通过吸附（如吐纳麝香、佳乐麝香、萨利麝香等脂溶性较高的有机物）和生物降解作用（如布洛芬、17β-雌二醇、雌酮等易反应的有机物），但这些方法对部分PPCPs（如卡马西平）吸附效果差，去除率甚微并且处理时间较长，实际污水处理效果不佳。化学法中高级氧化技术可有效降解废水中的PPCPs，如臭氧氧化、光催化、超声、Fenton法、UV/O₃、UV/H₂O₂、H₂O₂/O₃等。但是，上述高级氧化法中，臭氧氧化的臭氧利用率低且对很多有机物降解不彻底；光催化剂制备及与污水的混合分离较困难，实用性偏低；超声技术能耗较大；Fenton法会产生二次污染；UV/O₃和UV/H₂O₂法由于紫外光波长短，在水体内部仅很短距离内发挥效应，且在实际污水中会被其他物质吸收，因而效率偏低。

现有的H₂O₂/O₃法可有效产生羟基自由基（•OH），使微量有机污染物有效降解；然而由于臭氧发生器投资大，运行费用高，且与H₂O₂同步投加有效复合并实现传质反应对反应器要求较高，通常往水体中通入O₃需克服气液界面较大的传质阻力，O₃不易溶解于水中与双氧水作用产生•OH，造成O₃实际利用率低，处理效果大大降低。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种同步电生臭氧与双氧水的电解池装置及其制备方法、应用，旨在解决现有技术在采用H₂O₂/O₃法处理废水时不仅对反应器件要求较高，而且运行费用高、废水处理效率较低的问题。

本发明的技术方案如下：