公布日：2023.06.02
申請日：2023.04.06
分類號：C02F1/467(2023.01)I;C02F1/66(2023.01)I;C02F1/72(2023.01)I;C02F101/34(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種去除廢水中苯類化合物并回收聚合物的方法與裝置。所述方法為：將一對工作電極和對照電極置于廢水槽中，采用電聚合將對廢水槽中含有苯類化合物的廢水進行處理，廢水中的苯類化合物聚合成膜，然后提高對工作電極施加的電壓，采用錯流沖洗使聚合膜脫落，過濾廢水將過濾所得的聚合膜回收利用。本發(fā)明與傳統(tǒng)電催化相比，電流效率極大提升，苯類化合物也得到充分的資源化再利用，最終實現(xiàn)苯類廢水的無害化處理。
權(quán)利要求書
1.一種去除廢水中苯類化合物并回收聚合物的方法，其特征在于，將一對工作電極和對照電極置于廢水槽中，采用電聚合將對廢水槽中含有苯類化合物的廢水進行處理，廢水中的苯類化合物聚合成膜，然后提高對工作電極施加的電壓，采用錯流沖洗使聚合膜脫落，過濾廢水將過濾所得的聚合膜回收利用。
2.如權(quán)利要求1所述的去除廢水中苯類化合物并回收聚合物的方法，其特征在于，所述苯類化合物聚合成膜的具體步驟為：在含有苯類化合物的廢水中，加入硫酸鹽作為電解質(zhì)，調(diào)節(jié)pH值，然后對工作電極和對照電極施加電壓，使苯類化合物聚合成膜。
3.如權(quán)利要求2所述的去除廢水中苯類化合物并回收聚合物的方法，其特征在于，所述廢水中苯類化合物的濃度為100～10000mg/L；所述硫酸鹽為硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸鎂中的至少一種；硫酸鹽的加入量為0.05～0.1mol/L。
4.如權(quán)利要求2所述的去除廢水中苯類化合物并回收聚合物的方法，其特征在于，所述pH值pH控制在7～10，pH值的調(diào)節(jié)劑采用堿或酸，所述堿采用氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鎂中的至少一種，所述酸采用硫酸。
5.如權(quán)利要求1所述的去除廢水中苯類化合物并回收聚合物的方法，其特征在于，所述電聚合時對工作電極和對照電極施加的電壓低于工作電極的析氧電位；然后提高對工作電極和對照電極施加的電壓至超過工作電極的析氧電位，工作電極逐漸析出氧氣，減弱聚合膜與工作電極之間的界面結(jié)合力。
6.如權(quán)利要求1所述的去除廢水中苯類化合物并回收聚合物的方法，其特征在于，所述的工作電極為析氧電位低于3.5V的電極材料，工作電極的面積與廢水的體積比為1cm2：1～5cm3；利用直流電源施加電壓，所施加的電壓為1～5V，進行1～24h的持續(xù)處理；然后提高對工作電極施加的電壓至5～10V。
7.如權(quán)利要求6所述的去除廢水中苯類化合物并回收聚合物的方法，其特征在于，所述的工作電極為不銹鋼電極，銅電極，鈦電極，釕電極，銥電極，鈦基氧化物電極，鉑電極或石墨電極。
8.如權(quán)利要求1所述的去除廢水中苯類化合物并回收聚合物的方法，其特征在于，所述錯流沖洗的水流流速為1～2m/s，持續(xù)5～30min。
9.一種去除廢水中苯類化合物并回收聚合物的裝置，其特征在于，包括與廢水進口(1)連通的廢水槽，廢水槽內(nèi)設(shè)有對照電極(2)、工作電極(3)，對照電極(2)、工作電極(3)分別與直流電源(4)的負極、正極連接；廢水槽內(nèi)還設(shè)有用于對工作電極(3)沖刷的水力沖刷裝置(5)，水力沖刷裝置與輸送泵(6)連通；廢水槽底部通過柱塞泵(7)與過濾裝置(8)連接。
10.如權(quán)利要求9所述的去除廢水中苯類化合物并回收聚合物的方法，其特征在于，所述的過濾裝置(8)采用50～100目/cm2的濾布濾池。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種利用電化學(xué)法將苯類化合物聚合覆蓋在陽極上將苯類化合物從廢水中去除，后續(xù)通過析氧反應(yīng)及水力沖刷的方法使得聚合物脫落，對其進行回收的方法，即利用電化學(xué)技術(shù)對含苯類化合物廢水進行處理。
為了解決上述問題，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：
一種去除廢水中苯類化合物并回收聚合物的方法，其特征在于，將一對工作電極和對照電極置于廢水槽中，采用電聚合將對廢水槽中含有苯類化合物的廢水進行處理，廢水中的苯類化合物聚合成膜，然后提高對工作電極施加的電壓，采用錯流沖洗使聚合膜脫落，過濾廢水將過濾所得的聚合膜回收利用。
優(yōu)選地，所述苯類化合物聚合成膜的具體步驟為：在含有苯類化合物的廢水中，加入硫酸鹽作為電解質(zhì)，調(diào)節(jié)pH值，然后對工作電極和對照電極施加電壓，使苯類化合物聚合成膜。
更優(yōu)選地，所述廢水中苯類化合物的濃度為100～10000mg/L；所述硫酸鹽為硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸鎂中的至少一種；硫酸鹽的加入量為0.05～0.1mol/L。
更優(yōu)選地，所述pH值pH控制在7～10，pH值的調(diào)節(jié)劑采用堿或酸，所述堿采用氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鎂中的至少一種，所述酸采用硫酸。酸性調(diào)節(jié)時不宜采用鹽酸，以免析出氯氣阻礙苯類聚合反應(yīng)進行并存在一定安全隱患。
優(yōu)選地，所述電聚合時對工作電極和對照電極施加的電壓低于工作電極的析氧電位；然后提高對工作電極和對照電極施加的電壓至超過工作電極的析氧電位，工作電極逐漸析出氧氣，減弱聚合膜與工作電極之間的界面結(jié)合力。
優(yōu)選地，所述的工作電極為析氧電位低于3.5V的電極材料，工作電極的面積(此處指電極單側(cè)的表面積)與廢水的體積比為1cm2：1～5cm3，其比值不宜過高或過低，否則可能造成資源的浪費或苯類化合物聚合成膜速率過低；利用直流電源施加電壓，所施加的電壓為1～5V，進行1～24h的持續(xù)處理；然后提高對工作電極施加的電壓至5～10V。
更優(yōu)選地，所述的工作電極為不銹鋼電極，銅電極，鈦電極，釕電極，銥電極，鈦基氧化物電極，鉑電極或石墨電極。
優(yōu)選地，所述錯流沖洗的水流流速為1～2m/s，持續(xù)5～30min。
本發(fā)明還提供了一種去除廢水中苯類化合物并回收聚合物的裝置，其包括與廢水進口連通的廢水槽，廢水槽內(nèi)設(shè)有對照電極、工作電極，對照電極、工作電極分別與直流電源的負極、正極連接；廢水槽內(nèi)還設(shè)有用于對工作電極沖刷的水力沖刷裝置，水力沖刷裝置與輸送泵連通；廢水槽底部通過柱塞泵與過濾裝置連接。
優(yōu)選地，所述的過濾裝置采用50～100目/cm2的濾布濾池。廢水經(jīng)過濾后接續(xù)傳統(tǒng)生物處理方式或其余廢水處理設(shè)備進一步處理后，達標(biāo)后排放。采用柱塞泵、螺桿泵或往復(fù)泵進行輸送，不宜采用離心泵，避免破碎苯類聚合物。
本發(fā)明圍繞苯類化合物電聚合反應(yīng)及析氧反應(yīng)發(fā)明一種方法將苯類化合物從水中去除并對聚合物進行回收。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
(1)本發(fā)明陽極析氧反應(yīng)對聚合物進行脫落并加以回收利用，與化學(xué)試劑法，熱力分解法脫落技術(shù)相比，不僅節(jié)省了脫膜工序，還提高了脫膜效率。
(2)本發(fā)明采用聚合成膜的方法將苯類化合物從廢水中出去，具有可達標(biāo)性。一般高級氧化工藝將苯類化合物徹底礦化需要消耗大量電能。而苯類化合物聚合生成聚合物反應(yīng)壁壘低，提高了電能利用效率，減少了電能損耗。降低了高濃度苯類廢水毒性，并對廢水中苯類聚合物進行回收利用。
(3)本發(fā)明可采用陽極材料包括不銹鋼電極，鈦電極，鈦基氧化物電極，鉑電極，石墨電極和銅電極，材料選擇寬泛，價格相比于BDD電極相對廉價，具有推廣使用的可能性。
（發(fā)明人：李方;王紹賢;沈忱思;孫松美;金中平）
