[发明专利]一种基于电动活化过硫酸盐技术的工艺与装备

说明书

本发明公开了一种基于电动活化过硫酸盐技术的工艺与装备，该装备包括阳极反应釜、阴极反应釜、可调式直流电源，高精度可变电阻器；所述阳极反应釜上设有可上下移动的阳极电极；阴极反应釜上设有阴极电极；阳极电极和阴极电极分别与可调式直流电源的正、负极相电连；在阳极反应釜和阴极反应釜侧壁接近底部的位置分别设有一个底部惰性电极，在两个底部惰性电极之间用一根导线相电连，在导线中间串联高精度可变电阻器。通过精准控制阳极电极在药剂中的深度、可调式直流电源的电压和高精度可变电阻器的电阻，就可以十分有效地控制电动活化的电流，进而控制了电动活化过硫酸盐的速度和质量，本发明的方法操作简单，有着广阔的工程和市场前景。

技术领域

本发明公开了一种基于电动活化过硫酸盐技术的工艺与装备，属于环境修复领域。

背景技术

采用化学氧化技术去除环境中的有毒有害物质是常见的环境修复方法，高级氧化是基于活性自由基·OH和的氧化技术，其对环境中的有机污染物具有高效的降解效能，而其它的化学氧化技术不具备此优势。相较于目前常用作为氧化性自由基来源的H₂O₂，过硫酸盐具备易贮存且稳定的特点。而基于Fe²⁺活化的过硫酸盐体系因为其绿色友好的性质而逐渐的成为了研究的热点，但是Fe²⁺活化过硫酸盐体系的最大缺点在于在活化过程中生成的Fe ³⁺会水解沉淀，使得体系内的Fe²⁺浓度降低。因此为了达到理想的修复效果，需要在初始阶段投加大量的Fe²⁺，然而大量的Fe²⁺的投加会生成大量的铁泥。有活性自由基·OH和的存在半衰期非常短，如何有效的提高Fe²⁺活化过硫酸盐体系降解污染物的效率，成为了目前铁—过硫酸盐技术未来应用的瓶颈。

研究表明，在电动活化过硫酸盐时，炭材料作为阴极能够催化过硫酸盐生成由于炭材料具有良好的导电性和相对低廉的生产成本，炭材料可以增加电极与过硫酸根离子的传质效率，从而增加过硫酸盐的催化效能，提高系统矿化能力。20世纪70年代发展起来的活性炭纤维，新型活性炭纤维(ACF)微孔数量更多(孔径小于2nm)，因此具有更高的比表面积使得Carbon-π现象更易发生。

中国专利2018105186217公开了一种电解同时产生过硫酸盐及其活化剂亚铁离子的装置和方法，但在现实操作时，由于离子膜的面积大小很难快速调整及可能的失效等问题，几乎在过硫酸盐的活化过程中无法对其量化控制。又由于其阳极为惰性电极，因此在活化过程中要加入大量亚离子铁盐，亚离子铁盐在酸性环境下不可避免要产生大量铁泥。

基于以上背景，发明一套以过硫酸盐为基础的高级氧化技术的电动活化工艺与装备，使得过硫酸盐的活化过程简单、高效、可控，就显得十分重要。

发明内容

本发明目的是：提出一种基于电动活化过硫酸盐技术的工艺与装备，使得以过硫酸盐为基础的高级氧化技术的电动活化过程变得简单、高效、可控。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于电动活化过硫酸盐技术的装备，包括阳极反应釜、阴极反应釜、可调式直流电源，高精度可变电阻器；

所述阳极反应釜上设有可上下移动的阳极电极；所述阴极反应釜上设有阴极电极；所述阳极电极和阴极电极分别与可调式直流电源的正、负极相电连；在阳极反应釜和阴极反应釜侧壁接近底部的位置分别设有一个底部惰性电极，在两个底部惰性电极之间用一根导线相电连，在导线中间串联高精度可变电阻器。

进一步的，所述阳极电极材料为过渡金属，包括铁、铜、锌、锰、银、钴；

进一步的，所述阴极电极材料包括活性炭纤维、石墨烯、石墨、铂、金。

进一步的，所述底部惰性电极都与反应釜绝缘，以密封的形式插入反应釜内；惰性电极材料包括石墨、活性炭纤维、铂、金。