[发明专利]基于层级疏水/亲水电极同步除盐和有机物的方法、装置

说明书

本发明提供一种基于层级疏水/亲水电极同步除盐和有机物的方法、装置，装置包括装置本体和设置于装置本体上的电极，电极具有层级疏水和亲水结构，层级疏水和亲水结构的实现方式包括如下方式1和方式2中的至少一种：方式1：电极的电极材料包含多孔复合材料，多孔复合材料包括亲水性多孔碳和存在于亲水性多孔碳表面的疏水层，疏水层包括由疏水导电聚合物形成的疏水导电聚合物层和/或经疏水改性的金属化合物层；方式2：电极材料包括由亲水性多孔碳形成的亲水性多孔碳层和位于亲水性多孔碳层表面的疏水层，疏水层包括由疏水导电聚合物形成的疏水导电聚合物层和/或经疏水改性的金属化合物层。本发明能够同步高效去除废水中的盐成分和有机物。

技术领域

本发明涉及废水处理，具体涉及一种层级疏水/亲水电极同步除盐和降解有机物的方法、装置。

背景技术

随着工业发展，化工行业高盐有机废水产生量逐年增加，此类废水成分复杂、毒性大且可生化性差，未经有效处理排放将严重破坏土壤生态，污染河流和地下水资源，因此，研发针对该类含盐有机废水的水处理方法是必要的。

含盐有机废水同时含有无机盐和有机物两类污染物，在常规处理过程中，这两类污染物会相互干扰影响处理效果，具体来说，如果直接采用常见的生化法进行处理，废水中的盐类物质会抑制微生物的生化降解作用，影响处理效果，而采用离子交换、电渗析、反渗透、蒸发(单效蒸发、多效蒸发和机械蒸汽压缩等)等常规含盐废水处理方法时，废水中有机物会对膜或树脂等结构或材料造成污染，还会导致起泡、生成粘垢等问题，最终导致上述脱盐过程运行失败。因此，如何解除盐类和有机物在处理过程中的相互干扰问题是高盐有机废水处理的关键，而目前的含盐有机废水(尤其是高盐有机废水) 处理方法大部分只能针对盐或者有机物的脱除处理，无法实现二者的同步脱除，且在针对二者或者其中之一进行处理时，二者之间往往会存在上述干扰以及由此带来的处理效果不佳等问题。

例如，中国专利文献CN109354241A公开了一种富含难降解有机物的工业高盐废水零排放处理系统及方法，该方法结合电渗析技术与高级氧化技术，通过不同的单元操作实现除盐和降解有机物的目的，但有机物会严重影响电渗析膜的使用寿命，同时方法中采用的氧化方法易发生氯离子的自由基淬灭反应，影响高级氧化处理效果；中国专利文献CN108409050A公开了一种高盐废水的零排放处理工艺，这种方法利用A/O生化系统脱除有机污染物，并通过反渗透和纳滤获得高浓度盐截留液，经后续处理获得高纯度盐晶体，然而，其生化处理过程易受废水盐含量影响，高的盐浓度不利于生化过程进行，同时水体中有机物和杂质也易导致反渗透和纳滤过程发生堵塞现象，增加运行成本。

在电化学方法协同处理含盐有机废水方面，中国专利文献 CN104671364A公开了一种同步除盐除难降解有机物的电化学废水处理方法，利用高比表面积多孔碳材料电吸附除盐，同时通过控制阴极和阳极电位生成活性组分氧化去除难降解有机物，该方法需要加入铁盐会引起铁泥二次污染，同时阴阳极生成活性组分过程中的电化学极化问题会造成电极失效以及电极污染的问题，活性组分产生的自由基与盐离子也会发生淬灭反应，产生有毒副产物，干扰有机物降解反应的进行；中国专利文献CN108423776A公开了一种电容去离子耦合电催化协同去除重金属和有机物的方法，该方法在外加电场条件下(＜2V)，通过耦合静电吸附和电催化氧化降解作用同时除重金属和有机物，当该方法存在降解有机物的效果有限、有机物会导致电极污染引起电极的失效等问题。

在电化学方法协同处理含盐有机废水方面，中国专利CN104671364A公开了一种同步除盐除难降解有机物的电化学废水处理方法，利用高比表面积多孔碳材料电吸附除盐，同时通过控制阴极和阳极电位生成活性组分氧化去除难降解有机物，但该方法需要加入铁盐，会引起铁泥二次污染，且增加除盐负担，同时阴阳极生成活性组分过程中的电化学极化问题会造成电极失效以及电极污染的问题，活性组分产生的自由基与盐离子也会发生淬灭反应，产生有毒副产物，干扰有机物降解反应的进行；中国专利CN108423776A公开了一种电容去离子耦合电催化协同去除重金属和有机物的方法，该方法采用导电碳作为电极基底，并在电极基底上负载催化材料，用于去除铜离子和柠檬酸，但对铜离子和柠檬酸的去除效率有待进一步提高。