[发明专利]一种表面修饰电极以及电解处理废水的方法

说明书

本发明公开了一种表面修饰电极，及其制备方法，并利用该电机电解处理废水的方法。采用钌铱钛阳极与表面修饰后的铁电极材料结合起来，成功构建了一种新型的电化学废水处理法，能够高效的去除各种废水中COD和总氮，还能同时去除废水中的油脂，应用范围广。两种电极材料钌铱钛阳极与表面修饰后的铁电极都属于相对性质稳定，对环境友好，不容易造成二次污染，并具有一定的循环性，非常值得推广。

技术领域

本发明涉及环境保护的污水处理技术领域，具体涉及利用电化学法处理降低废水中COD和总氮的方法，还包括专用的阴极电极的制备方法。

背景技术

现在随着工业、农业、养殖业迅速发展以及人们生活水平的不断提高，工业污水、农业污水、生活污水的排放量逐渐增加。各种废水中COD(化学需氧量)、水中的总氮含量、油脂、悬浮物等等都会给生态环境造成一定危害。

废水的COD值(化学需氧量)太高，直接排放进入自然水体，会造成自然水体的水质发黑、发臭，进而导致除微生物外几乎所有生物的死亡；还有可能在长期的过程中经过食物链富集、累积后进入人体，引起慢性中毒。总氮高的废水直接排放进入自然水体后，不仅使水体富营养化、影响水生物生长、破坏水生态环境，而且废水中所含的硝酸盐，也可能经过食物链富集、累积后进入人体内，在体内被还原为亚硝酸盐；从而可能导致各种疾病、还可能会致癌，严重危害人体健康。

如何高效处理废水中的COD和总氮至达标排放具有重大科学意义。

目前去除COD的主要方法有吸附法、氧化-吸附法、焚烧法和生化法。传统去除总氮的方法有膜吸收法、化学沉淀法、离子交换法、电化学法和生物法等。上述的常用方法整体上成本高，效率低，还有一定的二次污染问题。特别是膜吸收法、化学沉淀法、离子交换法，二次污染问题严重，经济效益低下。

目前最常见的首选的生物法工艺成熟、去除效果好，但是由于微生物对环境的苛刻要求限制了该方法的应用。

电化学法处理废水中COD和总氮，也是一种较为常见的处理方式，其优点包括：不仅具有操作简单、可控性强、经济适用、反应条件温和、受环境影响小、无二次污染等，长期受研究者青睐。但是电化学处理法的关键材料，反应的活性程度主要取决于其选取的电极材料。此外还有不少弊端：能量效率低；电极腐蚀严重；去除COD和总氮的效果较差；电极的稳定性与耐久性欠佳。

考虑到电化学法的广泛应用场景，研发、制备一种新型的高效率、高稳定性、耐腐蚀性的电极材料迫在眉睫。从而能够解决高COD、高总氮废水带来日益突出的环境问题。

如果能够开发一种能同时高效处理废水中COD和总氮的电化学技术，研发高效率的电极材料，对于当今环境保护和能源节约意义重大，并且能降大幅度低污水处理成本，减少二次污染，具有巨大的工业化前景，也具有重大的市场应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种表面修饰电极以及利用该电机电解处理废水的方法，可以高效处理废水中COD和总氮，综合性能稳定。

本发明的技术解决方案是提供一种表面修饰电极，包括阳极和阴极；其阳极为钌铱钛阳极；其阴极为表面具备修饰层的铁基质材质阴极，所述的表面修饰层为四聚磷酸修饰形成的磷酸铁层，或者甲酸修饰的甲酸配体层。

具体的，阴极的表面修饰层为经过四聚磷酸修饰，所得的表面修饰层为磷酸铁层，其厚度为1～3μm。

制备上述一种表面修饰电极的方法，包括以下步骤：步骤1、制备处理液：

配置组分浓度为：1.3～3％无水碳酸钠，0.5～1.5％的氢氧化钠，0.8～1.5％的硅酸钠，2.5～4％的磷酸钠，余量为水；搅拌混合均匀后得到处理液；

步骤2、通电处理铁极