[发明专利]一种应用于含油废水处理的电化学装置及其处理方法

说明书

本发明公开了一种应用于含油废水处理的钛基掺锑二氧化锡微孔通体电极及其制备方法与应用，以及由该钛基掺锑二氧化锡微孔通体电极与金属阴极组成的电化学装置及其应用，属于电化学电极制备领域。钛基掺锑二氧化锡通体电极通过以下方法制备：先对泡沫钛进行锡锑电沉积，再冲捣粉末，通过超声浸渍法对粉末进行二次修饰及表面改性，之后对压铸成管。本发明中阳极均匀覆盖掺锑二氧化锡活性层，同时大幅度提高电极在高电压作用下的使用寿命，增强了电极在含油废水处理中的破乳能力，电极表面呈亲水疏油性，能够对油相进行有效过滤分离。由该钛基掺锑二氧化锡通体电极与多孔金属阴极联用，能使水包油型乳化液完成转相，能更好的应用于含油废水的处理。

技术领域

本发明属于废水处理电催化电极制备技术领域，具体涉及一种应用于含油废水处理的钛基掺锑二氧化锡微孔通体电极及其制备方法，以及由该钛基掺锑二氧化锡微孔通体电极与金属阴极组成的电化学装置及其应用。

背景技术

含油废水是工业排放废水的主要组成之一。大量含油废水不仅来源于油气开采与加工、焦化、机械加工、运输压舱和其他工业环节中产生，还包括在日常生活中食品和饮料的加工和消耗过程中产生。含油废水中的油脂类化合物，会悬浮在水的表面，与水相呈分离状态，也会发生乳化溶入水中。含油废水对人体健康的影响包括致癌性和诱变性，对植物生长也有抑制作用。含油污水排放不经适当处理，会增加水体的生物需氧量和化学需氧量，在水面形成一层减少阳光对水体照射的渗透膜，从而破坏水生生态系统。因此，处理含油废水对减少其对环境和人类的影响至关重要。

对于含油废水的处理，除了对于悬浊液中油分的分离之外，乳状液的破坏是难度更大、也更为重要的处理阶段。乳状液是一种或几种液体以液滴(微粒或液晶)形式分散在另一种与之互不相溶的液体中构成的具有相当稳定度的多相分散体系。根据连续相和分散相的不同，又分为水包油型乳状液和油包水型乳状液。从脂肪、碳氢化合物和柴油、汽油和煤油等石油馏分来看，溶于水中的大部分来自石化和金属加工行业。这些成分以水包油乳剂的形式存在。传统的破乳技术包括重力沉降、离心沉降、化学破乳、电破乳等。在实际应用中，化学破乳和电破乳是综合运行和经济等因素比较有效的办法。考虑到有些过程中不能采用化学破乳、以及化学破乳产生的二次污染等问题，在含油废水处理过程中，电破乳具有经济且适用于大规模连续操作的特点，具备更广阔的应用前景。

然而，对于电破乳技术，其仍有亟待解决的问题。首先是电破乳的过程与传统的电化学氧化过程不同，需要对电极施加更大的电压，然而传统的金属氧化物涂层电极由于采用涂层结构，在高电压下由于成相差异极易产生形变和剥离，造成电极的寿命大幅减少。因此需要通过改善金属氧化物活性层和钛基体之间结合方式从而进一步加强二者的结合力，以期提高电极的寿命；第二，由于相较于油，水的介电常数和电导更大，传统电破乳对于水包油乳状液的破坏具有一定局限性；第三，在含油废水处理的过程中，往往是悬浊液与乳状液混合出现的情况，更为复杂，处理难度更大。

从电极材料来讲，金属氧化物涂层电极由于具有较低廉的成本和较高的稳定性仍是最具有大规模应用前景的电极。其中SnO₂的析氧电位高，是最适合在高电压作用下进行电破乳的电极材料。如能通过一定技术方法提高掺锑二氧化锡寿命，将会进一步拓宽其应用范围。

基于此，亟需开发一种在高电压作用下电极寿命更长的电化学水处理电极，针对含油废水提供一种一体化、高效的处理方法。

发明内容

1.要解决的问题

首先，针对含油废水中乳化液电破乳过程中，高压作用下，金属氧化物涂层电极成相差异造成的电极使用寿命过短的突出问题，本发明采用泡沫钛经二次修饰并改性，再陈化压铸的技术方法，形成具有双活性层钛基掺锑二氧化锡微孔通体电极，强化了金属氧化物活性层与钛基体的结合作用，在高电压作用下电极寿命更长。