公布日：2022.11.29
申請日：2022.08.11
分類號：C02F1/461(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種基于雙室電解反應(yīng)池的硝酸鹽廢水處理方法，屬于難降解廢水處理領(lǐng)域。本發(fā)明的一種基于雙室電解反應(yīng)池的硝酸鹽廢水處理方法，所述方法是采用雙室電解反應(yīng)池來處理硝酸鹽廢水，利用陽離子膜將電化學反應(yīng)的陰極和陽極分隔為單獨的陰極室和陽極室，陰極和陽極的得失電子過程互不干擾，陽離子膜為陽離子的互相傳遞提供傳遞通道，阻擋陰離子的傳遞；能夠有效提高單側(cè)極室的轉(zhuǎn)化效率，避免陰陽極的相互干擾，進而提高硝酸鹽廢水的處理效果；該方法簡單方便，可用于規(guī)模化廢水處理。
權(quán)利要求書
1.一種基于雙室電解反應(yīng)池的硝酸鹽廢水處理方法，其特征在于，所述方法是采用雙室電解反應(yīng)池來處理硝酸鹽廢水；所述雙室電解反應(yīng)池是由兩個體積相同的半圓柱體的陰極室和陽極室組裝成的圓柱型，兩極室中間夾有面積為25-100cm2陽離子膜；其中圓柱的側(cè)面和底面封閉，圓柱上方敞口；在陰極室內(nèi)盛裝硝酸鹽廢水，陰極極板從反應(yīng)池上方垂直插入陰極室內(nèi)；在陽極室內(nèi)盛裝電解質(zhì)溶液，惰性極板從反應(yīng)池上方垂直插入陽極室內(nèi)，陰極極板和惰性極板間通0.4-0.6V的恒定電流；所述陰極極板為泡沫銅極板，惰性極板為Ti極板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述陽極室內(nèi)電解質(zhì)溶液為Na2SO4/NaCl的混合溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述混合溶液中Na2SO4與NaCl的摩爾比1-5：1-9。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述混合溶液中Na2SO4與NaCl的摩爾比為1：5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述雙室電解反應(yīng)池內(nèi)置磁力轉(zhuǎn)子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述雙室電解反應(yīng)池陰極極板和惰性極板之間的間距為2-15㎝。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述雙室電解反應(yīng)池的半圓柱體的半徑為5-8㎝，高為10-12㎝。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述雙室電解反應(yīng)池的底面縫隙處加有夾片；所述夾片長10-16㎝，寬2㎝。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述硝酸鹽廢水的濃度為20-30mg/L。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項所述的方法，其特征在于，所述泡沫銅的厚度為2-3mm；所述Ti極板的厚度為2-3mm。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于雙室電解反應(yīng)池的硝酸鹽廢水處理方法，該方法用于濃度為25mg/L的硝酸鹽廢水處理，去除率高達80％，反應(yīng)60min時，剩余硝酸鹽濃度僅為4.9mg/L，遠低于生活飲用水衛(wèi)生標準(GB5749-2006)中所規(guī)定的飲用水中硝酸鹽(以N計)限值10mg/L；相比于現(xiàn)有技術(shù)中采用造價昂貴，制備工藝復(fù)雜的改性電極進行硝酸鹽廢水處理，本發(fā)明通過對反應(yīng)器結(jié)構(gòu)進行改進，加大離子交換面積，減小兩極板間距，用價低易得的泡沫銅電極就可以得到良好的處理效果。
本發(fā)明的目的是提供一種基于雙室電解反應(yīng)池的硝酸鹽廢水處理方法，所述方法是采用雙室電解反應(yīng)池來處理硝酸鹽廢水；所述雙室電解反應(yīng)池是由兩個體積相同的半圓柱體陰極室和陽極室組裝成的圓柱型，兩極室中間夾有面積為25-100cm2陽離子膜；其中圓柱的側(cè)面和底面封閉，圓柱上方敞口；將陰極室內(nèi)盛裝硝酸鹽廢水，陰極極板從反應(yīng)池上方垂直插入陰極室內(nèi)；將陽極室內(nèi)盛裝電解質(zhì)溶液，惰性極板從反應(yīng)池上方垂直插入陽極室內(nèi)，陰極極板和惰性極板間通0.4-0.6V的恒定電流；所述陰極極板為泡沫銅，惰性極板為Ti極板。
在一種實施方式中，所述雙室電解反應(yīng)池內(nèi)置磁力轉(zhuǎn)子，將反應(yīng)器放于磁力攪拌器上可實現(xiàn)液體攪拌，加快溶液傳質(zhì)速率，提高硝酸鹽的去除率。
在一種實施方式中，所述雙室電解反應(yīng)池半圓柱的半徑為5-8㎝，高為10-12㎝，單側(cè)極室容積392-1200ml。
在一種實施方式中，所述雙室電解反應(yīng)池兩半圓柱組裝后的底面縫隙處加有夾片，夾片長10-16㎝，寬2㎝，夾片上留四個螺絲孔，用螺絲固定夾緊夾片，防止漏液。
在一種實施方式中，所述雙室電解應(yīng)池陰極極板和惰性極板間的間距為2-15㎝；進一步優(yōu)選為3cm。
在一種實施方式中，所述硝酸鹽廢水的濃度為20-30mg/L。
在一種實施方式中，所述電解質(zhì)溶液包括Na2SO4或Na2SO4/NaCl的混合溶液。
在一種實施方式中，所述電解質(zhì)溶液為Na2SO4/NaCl，Na2SO4與NaCl的摩爾比為1-5：1：9。
在一種實施方式中，所述電解質(zhì)溶液中Na2SO4與NaCl的摩爾比為1：5。
在一種實施方式中，所述泡沫銅極板的厚度為2-3mm；所述Ti極板的厚度為2-3mm。
在一種實施方式中，所述采用雙室電解池反應(yīng)器來處理硝酸鹽廢水的電解反應(yīng)時間為40-120min。
本發(fā)明的有益效果在于：
1、常規(guī)的“H”型雙室電解池中間由通道連接兩室，兩極板間距過大，導(dǎo)致反應(yīng)內(nèi)阻增加，增加反應(yīng)能耗。本發(fā)明無需通道連接兩極室，極板可緊貼于陽離子膜兩側(cè)，極大的縮小了極板間距，在本實施例中，兩極板間內(nèi)阻僅為4Ω。
2、本反應(yīng)器單側(cè)極室體積較大，大體積導(dǎo)致反應(yīng)器易漏水，通過在雙室電解池反應(yīng)器兩半圓柱組裝后的底面縫隙處加長10-16㎝(與圓柱直徑同等長度)，寬2㎝夾片，將兩個半圓柱的極室更緊的夾合在一起，解決了漏水的難題。
3、陽離子膜將反應(yīng)室分為陰極室和陽極室，兩個室內(nèi)氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)單獨進行，互不干擾；硝酸鹽在陰極室內(nèi)進行還原反應(yīng)的產(chǎn)物為NO2-和NH4+，NH4+從陰極室遷移到陽極室進行氧化反應(yīng)，NO2-和NO3-被阻擋在陰極室內(nèi)；有助于在陰極表面富集NO2-和NO3-，從而促進NO2-和NO3-的電還原，同時還可以避免NO2-在陽極被氧化。
4、本發(fā)明中陽極室電解質(zhì)溶液采用Na2SO4/NaCl的混合溶液(Na2SO4：NaCl＝1：5)，Cl—在陽極表面失電子氧化成Cl2或HClO；游離氯(即Cl2或HClO)具有很強的氧化能力，它們得電子變成Cl—，可以促進NH4+的失電子過程。
5、本發(fā)明旨在使用價低易得的金屬極板處理硝酸鹽廢水，經(jīng)過對比實驗，采用泡沫銅極板的處理效果最佳，反應(yīng)60min時，剩余NO3-濃度約為4.9mg/L，去除率可達到80％。
（發(fā)明人：潘海龍;潘鏡羽;石佳敏;高甲義;李侃;曾俊;朱元聰）
