本發(fā)明屬于污水處理，具體涉及一種電氧化絮凝同步去除水中微塑料及微污染物復合污染的方法與應用。

背景技術(shù)：

1、微塑料(mps)廣泛存在于大氣、土壤、海洋、淡水甚至北極淡水湖的沉積物中。mps在生物體中積累，對生態(tài)環(huán)境和人體健康產(chǎn)生不可估量的危害。這主要源于mps體積小(顆粒碎片尺寸通常小于5毫米)，易被生物體吞食造成機械性損傷，高比表面積可作為載體攜帶不同有機痕量污染物，以及復雜組成中的添加劑的浸出，微塑料與微污染物(mcs，如抗生素、藥物化合物以及增塑劑等)形成復合污染，該復合污染會對生物造成更大的影響。

2、污水處理廠作為微塑料的匯與源，在微塑料的物質(zhì)流動中扮演著重要角色，大部分微塑料經(jīng)過污水處理工藝后會被去除，但仍有大量的微塑料進入水體環(huán)境，為了降解或去除水環(huán)境中mps的去除，常采用物理、化學和生物處理技術(shù)。

3、膜技術(shù)是一種高效的物理處理方法，已成功用于從受污染的水生環(huán)境中去除微塑料。然而，膜技術(shù)的效率受到多種因素的影響，包括膜的耐久性、進水通量以及微塑料的大小和濃度；微生物降解法需要較長時間，并且在規(guī)模化和處理產(chǎn)生的次生微塑料方面面臨挑戰(zhàn)；利用納米材料進行光催化降解也是一種有前景的方法，但光催化過程中微塑料結(jié)構(gòu)的改變可能會增加其毒性。

4、高級氧化工藝(aops)被廣泛用于去除水中難降解微污染物。通過aop體系產(chǎn)生非選擇性自由基，如羥基自由基(·oh)、單線氧(1o2)等，可以將大部分有機物污染物降解為小分子化合物。這種方法包括臭氧處理、光催化處理、芬頓氧化、紫外氧化和電催化氧化法。然而，臭氧氧化存在高能耗和受到副產(chǎn)物和自由基清除劑干擾的問題；芬頓氧化法在一些實驗中表現(xiàn)出高效率，但也存在鐵泥造成二次污染、反應時間較長等局限性；微污染物也可吸收光或輻射而發(fā)生分解，然而，這些方法大多存在一些缺點，如操作程序復雜、維護成本高、容易造成二次污染。

5、當前的研究凈水技術(shù)尚無同時考慮微塑料和微污染物復合污染，因此迫切需要開發(fā)一種深度處理技術(shù)，以實現(xiàn)這一目標。基于污水處理廠二級出水中存在微塑料和微污染物存在潛在危害，濃度低，難治理等問題，目前急需一種水凈化技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題至少其一而提供一種電氧化絮凝同步去除水中微塑料及微污染物復合污染的方法與應用，以解決現(xiàn)有技術(shù)中污水處理廠二級出水中存在微塑料和微污染物的復合污染，且復合污染濃度低，難治理的問題，實現(xiàn)了同步去除污水中的微塑料及微污染物復合污染，提高處理效率。

2、本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、本發(fā)明的技術(shù)方案之一在于提供了一種電氧化絮凝同步去除水中微塑料及微污染物復合污染的方法，所述方法基于電催化氧化技術(shù)，設(shè)置雙極性電極，構(gòu)建基于雙極性電極的電氧化絮凝體系，通過將雙極性電極放置在電氧化體系中一段時間后取出，利用電氧化協(xié)同電絮凝反應產(chǎn)生的活性物質(zhì)與絮凝劑去除水中微塑料及微污染物，所述電氧化絮凝體系的陽極設(shè)置為bdd電極，陰極設(shè)置為鈦網(wǎng)，雙極性電極設(shè)置為鐵電極，所述微污染物包括增塑劑及藥物污染物。

4、進一步的，所述雙極性電極優(yōu)選為鐵板。

5、進一步的，所述電極的有效浸沒面積為7.5-8.5cm2。

6、進一步的，所述微塑料包括聚苯乙烯微塑料(ps)，所述增塑劑包括雙酚a(bpa)和鄰苯二甲酸二乙酯(dep)，所述藥物污染物包括磺胺嘧啶(sdz)、卡馬西平(cbz)、和氟苯尼考(ff)。

7、鐵板靠近陰極面帶有正的感應電荷，該面可作為陽極發(fā)生氧化反應使鐵氧化為fe2+/fe3+，其中fe2+會被溶液中活性或非活性氧化物質(zhì)氧化成fe3+，陽極電氧化體系產(chǎn)生·oh和1o2等活性物質(zhì)，這些活性物質(zhì)可以實現(xiàn)微污染物的去除?！h與金屬離子聚合形成羥基橋接結(jié)構(gòu)，在剩余的孤立電子對和羥基的不飽和配位能力的作用下，最終形成單核態(tài)低聚合鐵配合物絮凝劑。單核金屬配合物經(jīng)羥基橋接后聚合成富羥基的多核聚合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，最終形成無定形高聚合絮凝劑。單核態(tài)低聚合絮凝劑主要通過吸附去除微塑料顆粒，而高聚合絮凝劑由于表面基團多，比表面積大，可以通過捕集和掃除去除微塑料顆粒，絮凝劑有利于微塑料的去除。

8、本發(fā)明一方面通過陽極電氧化體系產(chǎn)生的活性物質(zhì)降解微污染物，另一方面通過雙極性電極產(chǎn)生的電絮凝劑，使得廢水中的微塑料通過電絮凝過程絮體的靜電吸附、捕集和掃除作用而自然沉積于電氧化池的底部，通過絮凝沉淀有效地去除廢水中的微塑料。相對于現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)中技術(shù)方案來說，本方法還具有耗時短、效率高的優(yōu)勢。

9、進一步的，所述陽極與雙極性電極之間的間距l(xiāng)1與雙極性電極和陰極之間的間距l(xiāng)2相等。

10、進一步的，所述l1與l2的大小為2-4cm，通過如此設(shè)置的陰極。陽極與雙極性電極，此電氧化絮凝體系能夠在較低電流密度的情況下，在短時間內(nèi)析出較多的鐵絮凝體，從而通過絮體的靜電吸附、捕集和掃除作用去除微塑料。

11、進一步的，所述電氧化絮凝體系中施加的電流密度為4-8ma/cm2，可以根據(jù)實際處理污水的不同，調(diào)節(jié)電流密度以實現(xiàn)對于微塑料和微污染物的去除效果達到最佳。

12、進一步的，所述本發(fā)明的電源被配置為能夠提供電流密度為4-8ma/cm2的直流電，通過如此設(shè)置的電源能夠為本技術(shù)的電氧化協(xié)同電絮凝體系提供足夠的電流密度，以保證對于廢水中微塑料和微污染物的去除效果。

13、進一步的，所述電氧化的反應時間為120-240min，電氧化反應時間超過120min，可有效去除污水二級處理出水的微塑料和微污染物。

14、進一步的，所述雙極性電極在電氧化體系中放置10-20min后取出，鐵板放置時間為20min時，對微塑料的電絮凝效果最好，鐵板放置時間增加，會提高微污染物去除效率，但是對微塑料影響不大，且長時間放置鐵板產(chǎn)生的過多還原性鐵會降低體系的氧化性，消耗體系中的·oh。

15、進一步的，所述電氧化協(xié)同電絮凝處理結(jié)束后，靜置沉淀10-20h，使微塑料與電絮凝劑靜置沉淀。

16、進一步的，所述電氧化協(xié)同電絮凝處理過程施加磁力攪拌，磁力攪拌的轉(zhuǎn)速為500-600r/min。

17、本發(fā)明的技術(shù)方案之二在于提供了一種如上所述的電氧化絮凝同步去除水中微塑料及微污染物復合污染的方法在污水廠二級出水處理中的應用。

18、本發(fā)明的電氧化絮凝方法對污水廠二級出水進行深度處理，在本發(fā)明的電氧化絮凝體系中，電氧化過程能夠有效地降解有機污染物，同時微塑料可以通過電絮凝高效捕集去除，這種處理方法將污水三級處理與飲用水的一級處理相結(jié)合，簡化凈水步驟，提高處理效率，實現(xiàn)污水出水直接資源化的可能性。

19、在符合本領(lǐng)域常識的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實施例。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

21、1、本發(fā)明通過在電氧化技術(shù)的基礎(chǔ)上加入了雙極性電極鐵板，鐵板靠近陰極面帶有正的感應電荷，該面可作為陽極發(fā)生氧化反應使鐵氧化為fe3+，陽極電氧化體系產(chǎn)生·oh和1o2等活性物質(zhì)，·oh與金屬離子聚合形成羥基橋接結(jié)構(gòu)，在剩余的孤立電子對和羥基的不飽和配位能力的作用下，最終形成單核態(tài)低聚合鐵配合物絮凝劑，單核金屬配合物經(jīng)羥基橋接后聚合成富羥基的多核聚合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，最終形成無定形高聚合絮凝劑，單核態(tài)低聚合絮凝劑主要通過吸附去除微塑料顆粒，而高聚合絮凝劑由于表面基團多，比表面積大，可以通過捕集和掃除去除微塑料顆粒，絮凝劑有利于微塑料的去除，雙極性電極鐵板在污水中發(fā)生電絮凝反應，20min微塑料的去除率為95％。

22、2、本發(fā)明通過陽極電氧化產(chǎn)生的活性物質(zhì)·oh和1o2等降解污水中的微污染物，同時本發(fā)明加入了雙極性電極，使得電氧化技術(shù)與電絮凝技術(shù)協(xié)同反應，實驗結(jié)果表明加入雙極性電極同樣有利于污水中微污染物的去除，雙極性電極鐵板放置時間為10min時，微污染物2h內(nèi)的去除率為50-100％，雙極性電極鐵板放置時間為10min時，微污染物2h內(nèi)的去除率為80-100％。

23、3、本發(fā)明的方法可對污水廠二級出水進行深度處理，電氧化過程能夠有效地降解有機污染物，同時電絮凝產(chǎn)生的絮凝劑可通過靜電吸附、捕集和掃除作用去除微塑料，這種深度處理方法集合了污水三級處理與飲用水的一級處理的優(yōu)點，相比傳統(tǒng)的三級污水處理和一級飲用水處理，本發(fā)明具有更高的處理效率和更低的能耗，將三級污水處理和一級飲用水處理簡單結(jié)合的方法可以在一定程度上提高處理效果，但無法將水中的微塑料與微污染物與水體分開，本發(fā)明簡化了凈水步驟，提高了處理效率，有利于實現(xiàn)污水出水直接資源化并將資源利用率最大化。

24、4、本發(fā)明裝置簡單，成本低廉，易于操作，易于實現(xiàn)，且減少污泥產(chǎn)量，具有廣闊的應用前景。