專利名稱：一種超聲波電化學雙脈沖協(xié)同氧化處理廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢水中污染物的氧化降解方法，可用于去除用常規(guī)方法難以氧化降解 的廢水中的污染物，屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于超聲波輔助電化學氧化方法具有能夠氧化降解一般方法不能降解污染物、 處理過程無需添加任何藥劑、設(shè)備相對簡單、容易設(shè)計成滿足各種特殊要求的處理裝置、 反應(yīng)條件溫和、安全、可靠、高效、綠色、環(huán)保等方面的優(yōu)勢，因此超聲波輔助電化學氧化 的方法得到環(huán)保工作者的重視，已經(jīng)成為電化學氧化方法的一種新的發(fā)展趨勢。已有 研究表明，采用脈沖超聲波，在消耗同樣能量的情況下，其超聲波產(chǎn)生的效果可以比連 續(xù)超聲波提高 20% (相關(guān)文獻Sivakumar V, Verma V R, Rao P G, et al. Studies on the use of power ultrasound insolideliquid myrobalan extraction process. Journal of Cleaner Production，2007，15 :1813-1818.)。而采用脈沖電解，不但能 夠降低能耗(相關(guān)文獻Chuanping F, Norio S, Satoru S, et al. Development of a high performanceelectrochemical wastewater treatment system.Journal of Hazardous Materials, 2003, B103 :65-78.)，而且還可以促進自由基的產(chǎn)生，提高電化 學氧化的效果(相關(guān)文獻Chuanping F, Norio S, Takaaki M, et al. Study on the electrochemicaltreatment of wastewater-fundamental experiments for developing the treatingequipment, in Proceedings of the XIV Memorial CIGR World Congress 2000，Japan,2000, pp.1306—1311.)。但超聲波一方面可以有效增強電化學氧化過程的速度和效果，另一方面，超聲波 引起的聲沖流和微流也擾亂了電解反應(yīng)時離子的定向運動，削弱了通常無超聲波作用時的 電極反應(yīng)，而超聲空化不斷產(chǎn)生的大量的介電性空泡也會降低電解液的導(dǎo)電性，抑制電解 過程。因而超聲波也會對電化學反應(yīng)起一些互為相反的影響。而且，同時使用電解和超聲 波也會增加能耗。因此，為了使超聲波和電化學氧化的協(xié)同效果達到一個理想的程度，就必須優(yōu)化 超聲波和電化學兩種效應(yīng)的組構(gòu)模式，使超聲波對電化學過程的促進作用得到增強，同時 消除超聲波對電化學過程的阻礙作用。而有關(guān)優(yōu)化超聲波和電化學兩種效應(yīng)的組構(gòu)模式 的研究，目前在國內(nèi)外文獻中尚未報道。而中國專利CN 101412548A、CN 101786756A、CN 2603074Y.CN101037279A,CN201567249UXN201176452AXN 100360434C 等公開的超聲波電 化學輔助協(xié)同氧化處理廢水的方法均采用了連續(xù)超聲波及連續(xù)電解方式，對超聲波和電化 學兩種效應(yīng)的組構(gòu)模式并沒有進行優(yōu)化，因而也就沒有達到最佳的協(xié)同效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于有效解決上述超聲波和電化學兩種效應(yīng)的優(yōu)化組構(gòu)問題，以達 到超聲波和電化學的最佳協(xié)同效果。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)—種超聲波電化學雙脈沖協(xié)同氧化處理廢水的方法，其特征在于，采用調(diào)節(jié)控制 器控制超聲波脈沖和電解脈沖交替進行氧化。在電解脈沖的時段內(nèi)，超聲波作用停止，避免 了超聲波對電解反應(yīng)的干擾，還降低了能耗。在超聲波脈沖的時段內(nèi)，電解停止，這樣超聲 波可以有效消除電解過程中產(chǎn)生的濃差極化和電化學極化，也可以極化參與電解反應(yīng)的分 子和離子，為下一個電解脈沖的電化學氧化的高效進行做準備。如此使超聲波和電化學兩 種作用在短時間內(nèi)反復(fù)交替作用，產(chǎn)生高效的疊加、協(xié)同效應(yīng)，既能增加氧化電流效率、降 低能耗，又能加速氧化過程。所述電解條件是以鈦基氧化物涂層電極、摻硼金剛石膜電極、石墨電極或單金屬 電極為陽極，以鈦電極或不銹鋼電極為陰極。所述超聲波發(fā)生的方式為通過浸入電解液的金屬探頭發(fā)射超聲波或?qū)⒊暡〒Q 能器連接在電解槽外壁通過電解槽內(nèi)壁發(fā)射超聲波或?qū)⒊暡〒Q能器連接在工作電極外 延部分通過工作電極發(fā)射超聲波。所述調(diào)節(jié)控制器采用可編程控制器、脈沖控制器或電源控制器。將超聲波及電解兩種脈沖分別持續(xù)的時間及周期、超聲波的功率、頻率、電解的槽 電壓、電流密度為可調(diào)式，可以針對各種廢水中的污染物以及所要求的處理效果，調(diào)整這些 工作參數(shù)，達到最優(yōu)化設(shè)置。上述優(yōu)化參數(shù)的調(diào)整可以參照常規(guī)對廢水單一脈沖處理時的參數(shù)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點和有益效果采用本發(fā)明建立的超聲波電化學雙脈沖協(xié)同氧化處理廢水的方法，相比現(xiàn)有的超 聲波輔助電化學氧化處理方法，具有處理成本低、能耗低、處理效果好的特點，既可以設(shè)計 成處理特定污染物的專用設(shè)備，也可以設(shè)計成處理多種污染物的通用設(shè)備，處理一般方法 很難處理的廢水，并且可以實現(xiàn)處理過程在線自動化監(jiān)控。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步具體詳細描述，但本發(fā)明的實施方式不限 于此，對于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進行。實施例1某線路板蝕刻廢液資源化處理廠的漂洗尾液經(jīng)硫化鈉除銅后氨氮含量為2(Mmg/ L，氯離子含量為6iaiig/L，其處理裝置及工藝條件如下采用可編程控制器對超聲波和電化學的兩種脈沖進行控制和調(diào)節(jié)；采用鈦基氧化物涂層電極為工作電極，金屬鈦電極為陰極，極板間距為5cm ；采用鈦制超聲波探頭作為超聲波發(fā)射源；超聲波脈沖持續(xù)時間均控制為0. 05秒，電解脈沖持續(xù)時間均控制為0. 95秒，即脈 沖周期為1秒；超聲波功率密度為0. 18w/cm3,頻率為20kHz ；槽電壓為7. 6V，電流密度為12mA/cm2 ；處理流量為3. 57L/min · m2 (工作電極面積)。按照上述處理裝置及工藝條件，處理后的方式氨氮濃度降至6. 3ppm，氨氮去除率達到96. 9%0實施例2模擬廢水硝基苯含量為20mg/L，氯離子含量為500mg/L，其處理裝置及工藝條件 如下采用可脈沖控制器對超聲波和電化學的兩種脈沖進行控制和調(diào)節(jié)；采用摻硼金剛石膜電極為工作電極，不銹鋼電極為陰極，極板間距為2cm ；將超聲波換能器連接在工作電極外延部分，通過工作電極發(fā)射超聲波；超聲波脈沖持續(xù)時間控制為0. 3秒，電解脈沖持續(xù)時間均控制為5秒，即脈沖周期 為5. 3秒；超聲波功率密度為0. 20w/cm3,頻率為22kHz ；槽電壓為12V，電流密度為25mA/cm2 ；處理流量為4. 82L/min · m2 (單位工作電極面積)。按照上述處理裝置及工藝條件，處理后的方式硝基苯濃度降至1. ang/L，硝基苯去 除率達到94.0%。實施例3某線路板廠的退墨水COD為93ang/L，加入氯化鈉10g/L，其處理裝置及工藝條件 如下采用電源控制器對超聲波和電化學的兩種脈沖進行控制和調(diào)節(jié)；采用石墨電極為工作電極，不銹鋼電極為陰極，極板間距為3cm ；將超聲波換能器連接在電解槽外壁，通過電解槽內(nèi)壁發(fā)射超聲波；超聲波脈沖持續(xù)時間控制為0. 5秒，電解脈沖持續(xù)時間均控制為10秒，即脈沖周 期為10. 5秒；超聲波功率密度為0. 25w/cm3,頻率為25kHz ；槽電壓為9V，電流密度為20mA/cm2 ；處理流量為2. 56L/min · m2 (工作電極面積)。按照上述處理裝置及工藝條件，處理后的方式COD降至mg/L，COD去除率達到 91. 5%。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種超聲波電化學雙脈沖協(xié)同氧化處理廢水的方法，其特征在于，采用調(diào)節(jié)控制器 控制超聲波脈沖和電解脈沖交替進行氧化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電解條件是以鈦基氧化物涂層電極、 摻硼金剛石膜電極、石墨電極或單金屬電極為陽極，以鈦電極或不銹鋼電極為陰極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述超聲波發(fā)生的方式為通過浸入電 解液的金屬探頭發(fā)射超聲波或?qū)⒊暡〒Q能器連接在電解槽外壁通過電解槽內(nèi)壁發(fā)射超 聲波或?qū)⒊暡〒Q能器連接在工作電極外延部分通過工作電極發(fā)射超聲波。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)控制器采用可編程控制器、脈沖 控制器或電源控制器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種超聲波電化學雙脈沖協(xié)同氧化處理廢水的方法，其特征是脈沖式超聲波輔助電化學脈沖電解氧化處理廢水中的污染物，其中超聲波脈沖和電解脈沖交替進行。這種處理方式將超聲波和電化學氧化兩種技術(shù)有機地結(jié)合起來，使不同的機理在短時間內(nèi)反復(fù)交替作用，產(chǎn)生高效的疊加、協(xié)同效應(yīng)，在增加氧化電流效率，降低能耗的同時，加速的氧化降解過程。相比現(xiàn)有的超聲波輔助電化學氧化處理方法，本方法具有處理成本低、能耗低、處理效果好等特點，既可以設(shè)計成處理特定污染物的專用設(shè)備，也可以設(shè)計成處理多種污染物的通用設(shè)備，處理一般方法很難處理的廢水，并且可以實現(xiàn)處理過程在線自動化監(jiān)控。
文檔編號C02F1/36GK102139981SQ201110040900
公開日2011年8月3日 申請日期2011年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月18日
發(fā)明者謝逢春, 馬陽 申請人:華南理工大學