本發(fā)明涉及一種脈沖電吸附和電催化氧化協(xié)同處理污水的方法，屬于污水處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前水污染仍是水資源環(huán)境保護(hù)中最嚴(yán)重的問題之一，而難降解有機(jī)污染物的高效處理法是當(dāng)前水污染控制領(lǐng)域的重要研發(fā)技術(shù)。電吸附技術(shù)是通過施加電壓或電流，在電極表面形成雙電層并吸附廢水溶液中的污染物，具有操作簡便和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。電催化氧化技術(shù)是高級氧化法的一種形式，利用電極產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的羥基自由基來處理廢水中的有機(jī)污染物，具有氧化能力強(qiáng)、占地面積少等特點(diǎn)。但傳統(tǒng)的電吸附技術(shù)中吸附劑飽和后需要脫附再生，而且脫附產(chǎn)生的有機(jī)廢液濃度高，處理難度大。另一方面，電催化氧化過程是擴(kuò)散控制過程，單一的直流電源電解會存在濃差極化等問題，降低電流效率，導(dǎo)致能耗比較高；而單一的脈沖(方波)電源為“斷電-供電-斷電-供電”反應(yīng)過程，在斷電階段，電化學(xué)反應(yīng)即發(fā)生了中斷。專利CN200710164483.9公開的一種高頻脈沖電化學(xué)廢水處理工藝，采用單一的直流高頻脈沖方波電源對廢水進(jìn)行處理，COD去除率達(dá)30～80％。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種脈沖電吸附-電催化氧化協(xié)同處理污水的方法，采用正向直流脈沖雙電流將電吸附和電催化氧化技術(shù)優(yōu)勢互補(bǔ)，有機(jī)組合成一體，實(shí)現(xiàn)高效的電吸附和電催化氧化協(xié)同效應(yīng)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種脈沖電吸附-電催化氧化協(xié)同處理廢水的方法，包括：將污水加入電化學(xué)反應(yīng)器中，向電化學(xué)反應(yīng)器中加持續(xù)正向直流脈沖雙電流，廢水在電極上形成電吸附、電催化氧化、電吸附和電催化氧化的循環(huán)反應(yīng)，反應(yīng)完后排出污水；所述正向直流脈沖雙電流采用直流脈沖雙電源，包括直流電源和脈沖電源兩個電源。

其中，電化學(xué)反應(yīng)器為二維電極電催化反應(yīng)裝置或三維電極電催化反應(yīng)裝置中的一種。

其中，所述直流電源控制電吸附過程，所述脈沖電源控制電催化氧化過程。

其中，直流電源的電流密度為0.5～2mA/cm²。

其中，脈沖電源的平均電流密度為2～30mA/cm²。

其中，脈沖電源的脈沖占空比為0.2～0.8；頻率為100～3000Hz。

其中，電極為棒狀、網(wǎng)狀、板式、或管式電極中的一種或多種。

其中，循環(huán)反應(yīng)的反應(yīng)時間為15～300分鐘。

有益效果：

采用正向直流脈沖雙電流將電吸附和電催化氧化技術(shù)有機(jī)組合成一體，即同步采用了直流電源和脈沖電源，通過直流脈沖雙電源形成“電吸附-電催化氧化-電吸附-電催化氧化”脈沖循環(huán)反應(yīng)過程；直流電源形成“電吸附”過程，將廢水中污染物吸附在電極上，脈沖電源形成“電催化氧化”過程，強(qiáng)化降解電極表面的有機(jī)污染物，使得電極再生，而“電吸附”過程又大大增強(qiáng)了污水中污染物的擴(kuò)散速度，有效的緩解了電催化氧化體系中擴(kuò)散速度跟不上電催化速度、污染物來不及擴(kuò)散到電極表面發(fā)生反應(yīng)的問題。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做更進(jìn)一步的具體說明，本發(fā)明的上述和/或其他方面的優(yōu)點(diǎn)將會變得更加清楚。

圖1為正向直流脈沖雙電源的直流電源和脈沖電源電流波形示意圖。

圖2為實(shí)施例1、2和對比例1、2對苯甲酸廢水COD去除效率圖。

具體實(shí)施方式

根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí)施例所描述的內(nèi)容僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會限制權(quán)利要求書中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。

實(shí)施例1

將120mg/L的苯甲酸廢水(含0.05mol/L硫酸鈉電解質(zhì))加入二維電化學(xué)反應(yīng)器中處理，陽極采用鈦基多孔二氧化錫電極，陰極為不銹鋼電極，采用直流脈沖雙電源，通過持續(xù)的正向直流脈沖雙電流在電極上形成“電吸附-電催化氧化-電吸附-電催化氧化”脈沖循環(huán)反應(yīng)過程：直流電源的電流密度為1mA/cm²，形成電吸附控制過程；脈沖電源的平均電流密度為12mA/cm²，形成電催化氧化控制過程，脈沖占空比為0.5，頻率為1000Hz。反應(yīng)4小時后，苯甲酸廢水的化學(xué)需氧量COD去除率為96.8％，去除率高于對比案例1單一電吸附(去除率為6.5％)和對比案例2脈沖電催化氧化(去除率為75.6％)之和，即實(shí)現(xiàn)了高效的電吸附和電催化氧化協(xié)同效應(yīng)。

實(shí)施例2

將120mg/L的苯甲酸廢水(含0.05mol/L硫酸鈉電解質(zhì))加入三維電化學(xué)反應(yīng)器中處理，陽極采用鈦基多孔二氧化錫電極，粒子電極為金屬催化劑陶粒，陰極為不銹鋼電極，采用直流脈沖雙電源，通過持續(xù)的正向直流脈沖雙電流在電極上形成“電吸附-電催化氧化-電吸附-電催化氧化”脈沖循環(huán)反應(yīng)過程：直流電源的電流密度為1.5mA/cm²，形成電吸附控制過程；脈沖電源的平均電流密度為25mA/cm²，形成電催化氧化控制過程，脈沖占空比為0.7，頻率為100Hz。反應(yīng)4小時后，苯甲酸廢水的化學(xué)需氧量COD去除率為98.5％，實(shí)現(xiàn)了高效的電吸附和電催化氧化協(xié)同效應(yīng)。

實(shí)施例3

將20mg/L的苯甲酸廢水(含0.05mol/L硫酸鈉電解質(zhì))加入二維電化學(xué)反應(yīng)器中處理，陽極采用鈦基多孔二氧化錫電極，陰極為不銹鋼電極，采用直流脈沖雙電源，通過持續(xù)的正向直流脈沖雙電流在電極上形成“電吸附-電催化氧化-電吸附-電催化氧化”脈沖循環(huán)反應(yīng)過程：直流電源的電流密度為2mA/cm²，形成電吸附控制過程；脈沖電源的平均電流密度為30mA/cm²，形成電催化氧化控制過程，脈沖占空比為0.8，頻率為3000Hz。反應(yīng)15分鐘，苯甲酸廢水的化學(xué)需氧量COD去除率為86.3％，實(shí)現(xiàn)了高效的電吸附和電催化氧化協(xié)同效應(yīng)。

實(shí)施例4

將40mg/L的苯甲酸廢水(含0.05mol/L硫酸鈉電解質(zhì))加入二維電化學(xué)反應(yīng)器中處理，陽極采用鈦基多孔二氧化錫電極，陰極為不銹鋼電極，采用直流脈沖雙電源，通過持續(xù)的正向直流脈沖雙電流在電極上形成“電吸附-電催化氧化-電吸附-電催化氧化”脈沖循環(huán)反應(yīng)過程：直流電源的電流密度為0.5mA/cm²，形成電吸附控制過程；脈沖電源的平均電流密度為2mA/cm²，形成電催化氧化控制過程，脈沖占空比為0.5，頻率為500Hz。反應(yīng)300分鐘，苯甲酸廢水的化學(xué)需氧量COD去除率為90.2％，實(shí)現(xiàn)了高效的電吸附和電催化氧化協(xié)同效應(yīng)。

實(shí)施例5

將60mg/L的苯甲酸廢水(含0.05mol/L硫酸鈉電解質(zhì))加入二維電化學(xué)反應(yīng)器中處理，陽極采用鈦基多孔二氧化錫電極，陰極為不銹鋼電極，采用直流脈沖雙電源，通過持續(xù)的正向直流脈沖雙電流在電極上形成“電吸附-電催化氧化-電吸附-電催化氧化”脈沖循環(huán)反應(yīng)過程：直流電源的電流密度為1.5mA/cm²，形成電吸附控制過程；脈沖電源的平均電流密度為20mA/cm²，形成電催化氧化控制過程，脈沖占空比為0.2，頻率為1500Hz。反應(yīng)100分鐘，苯甲酸廢水的化學(xué)需氧量COD去除率為93.5％，實(shí)現(xiàn)了高效的電吸附和電催化氧化協(xié)同效應(yīng)。

實(shí)施例6

將100mg/L的苯甲酸廢水(含0.05mol/L硫酸鈉電解質(zhì))加入三維電化學(xué)反應(yīng)器中處理，陽極采用鈦基多孔二氧化錫電極，粒子電極為金屬催化劑陶粒，陰極為不銹鋼電極，采用直流脈沖雙電源，通過持續(xù)的正向直流脈沖雙電流在電極上形成“電吸附-電催化氧化-電吸附-電催化氧化”脈沖循環(huán)反應(yīng)過程：直流電源的電流密度為2.0mA/cm²，形成電吸附控制過程；脈沖電源的平均電流密度為10mA/cm²，形成電催化氧化控制過程，脈沖占空比為0.3，頻率為2000Hz。反應(yīng)200分鐘，苯甲酸廢水的化學(xué)需氧量COD去除率為91.1％，實(shí)現(xiàn)了高效的電吸附和電催化氧化協(xié)同效應(yīng)。

對比例1

將120mg/L的苯甲酸廢水(含0.05mol/L硫酸鈉電解質(zhì))加入二維電化學(xué)反應(yīng)器中處理，陽極采用鈦基多孔二氧化錫電極，陰極為不銹鋼電極，僅采用直流電源，直流電流密度為1mA/cm²形成電吸附過程。反應(yīng)4小時后，苯甲酸廢水的化學(xué)需氧量COD去除率為6.5％。

對比例2

將120mg/L的苯甲酸廢水(含0.05mol/L硫酸鈉電解質(zhì))加入二維電化學(xué)反應(yīng)器中處理，陽極采用鈦基多孔二氧化錫電極，陰極為不銹鋼電極，僅采用脈沖電源，脈沖平均電流密度為12mA/cm²形成電催化氧化過程，脈沖占空比為0.5，頻率為1000Hz，反應(yīng)4小時后，苯甲酸廢水的化學(xué)需氧量COD去除率為75.6％。

本發(fā)明提供了一種脈沖電吸附-電催化氧化協(xié)同處理廢水的方法的思路及方法，具體實(shí)現(xiàn)該技術(shù)方案的方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。