电化学反应器及电催化去除氯离子的方法技术

一种电化学反应器及电催化去除氯离子的方法，涉及废水处理技术领域，该电化学反应器中的阳极由难溶金属制作的网状篮，以及填充于网状篮内的Ru‑Ti‑AC催化材料组成，阳极中部引出碳棒或金属导线，并连接至电源正极；阴极由多块间隔设置的金属板或金属网组成，相邻两块金属板或金属网之间的间距为4～6cm，阴极通过导线连接至电源负极，该电化学反应器电解效率高，对氯离子的降解率高，电催化去除氯离子的方法是采用该电化学反应器进行的，将待处理的废水引入电化学反应器的反应槽内，并淹没阳极和阴极，在阳极和阴极之间施加恒定电流，持续搅拌废水，反应0.1～2h，该方法操作方便，有利于大规模产业化应用。

Electrochemical reactor and method for electro catalytic removal of chloride ion

A method for removing chloride ion electrochemical reactor and electrocatalysis, relates to the technical field of wastewater treatment, the electrochemical reaction in the anode is composed of refractory metal mesh basket making, and filled in the mesh basket Ru Ti AC catalytic material, anode carbon or metal wire leads to the middle, and connected to the power supply cathode; metal plate or metal mesh cathode is arranged by a plurality of intervals, the spacing between adjacent two metal plates or metal net is 4 ~ 6cm, the cathode anode is connected to the power supply through the wire, the electrochemical reactor of high electrolytic efficiency, the chlorine ion high degradation rate, method of removing chlorine ion catalysis this is the use of electrochemical reactor, reaction tank into the electrochemical reactor to treat the wastewater, and flooded the anode and the cathode, a constant current is applied between the anode and the cathode, continue stirring Mixing wastewater with reaction from 0.1 to 2h, this method is easy to operate and conducive to large-scale industrial applications.

【技术实现步骤摘要】
电化学反应器及电催化去除氯离子的方法
本专利技术涉及一种废水处理
，且特别涉及一种电化学反应器及电催化去除氯离子的方法。
技术介绍
随着我国经济建设的发展，对水资源的需求量急剧增加，同时，水污染情形也越来越严重。在这样的水环境情况下，人们对水污染处理技术的关注程度也越来越高，废水中COD(ChemicalOxygenDemand，化学需氧量)、BOD(BiochemicalOxygenDemand，生化需氧量)、氮、磷、重金属等污染物的去除技术得到了极大的发展，由于工业废水中的氯离子不被微生物所利用，因此相关去除技术相对较少。我国《污水综合排放标准(GB8978-1996)》并未对氯化物排放进行限定，大量的氯化物进入环境，会对环境和生物造成严重的危害。目前，有关氯离子的来源、危害及现有处理方法大致如下：1、氯离子的来源及危害：Cl-可与Na+、Ca2+、Mg2+、K+等阳离子形成氯化物。地表水中氯化物的来源有自然源和人为源两类，自然源主要有两种：一是水源流过含氯化物地层，导致食盐矿床和其他含氯沉积物溶解于水；二是接近海洋的河流或江水受到潮水和海水吹来的风的影响，导致水中氯化物含量增加。人为源主要有采矿、石油化工、食品、冶金、制革(鞣革)、化学制药、造纸、纺织、油漆、颜料和机械制造等行业所排放的工业废水以及人类生活所产生的生活污水，其中工业排放的工业废水是氯离子最主要来源。工业废水中氯化物含量一般较高，如泡菜行业腌渍废水中氯离子浓度可达1153000mg/L，如不加控制直接排入水体，将会严重危害水环境、破坏水平衡，影响水质，对渔业生产、农业灌溉、淡水资源造成影响，严重时甚至会污染地下水和引用水源。当水中氯化物含量过高时，会腐蚀金属管道和构筑物、妨碍植物生长、影响土壤铜的活性、引起土壤盐碱化、使人类及生物中毒。比如，当饮用水中阳离子为镁，氯化物浓度为100mg/L时，即可使人中毒。2、工业废水中氯离子去除技术：氯离子是氯最为稳定的形态，一方面，由于微生物不能利用Cl-，所以不能通过生物法来去除Cl-，并且废水中一定含量的氯离子会抑制微生物的生长，阻碍生物法处理废水效率，许多研究表明，当废水含盐质量分数在3％以上时，废水的生物处理效率明显下降；另一方面，因为废水中的氯离子会对金属产生腐蚀作用，因此废水回用时必须去除过量的氯离子，达到循环水氯化物标准。目前专门用来去除废水中的氯离子使其达标排放而研发的技术很少，根据以上分析，去除氯离子的目的大致有两种：一是为了使废水能满足后续生物处理生物活性要求；二是为了达到废水回用氯化物含量标准。去除氯离子的原理主要有两种：一种是被其它阴离子替代；另一种是同其它阳离子一起去除。根据性质不同，目前常见的去除废水中氯离子的方法可归为四类：沉淀盐方式、分离拦截方式、离子交换方式、氧化还原方式。由于实际含氯离子废水的复杂性与多样性，单纯采用某一种处理方法很难达到预期目的，因此考虑将两种或以上技术联用来处理废水，克服单一方法处理条件苛刻、成本高、效率低的缺陷，以实现高效、经济的目的，因此研究氯离子的去除技术对保护环境和生物都很有意义。近年来，通过电化学方法去除氯离子的研究主要集中于电吸附技术(Electro-SorptionTechnology，EST)，成为该领域的新热点。但目前此技术还停留在实验室阶段，很少工业化，主要是电吸附技术仍然存在一些局限性：①为保证电极有良好的导电性，电吸附技术所使用的电极都很薄，制成的电极厚度一般在1-4mm左右，工业化操作不方便；②用普通吸附材料制成电极时，吸附材料被做成一块块极板，总比表面积无法达到很大，吸附效果不明显；③电极材料自身性能严重影响电吸附技术效果，普通电极材料难以同时满足高比表面积、高电导率、高性价比的要求；④目前电吸附技术所能处理的废水中氯离子浓度远低于工业废水中氯离子实际浓度，所以不能为工业化提供很好的技术支撑。申请号为201610392863.7的专利技术专利申请公开了一种三维电极电吸附去除硫酸体系氯离子的方法和应用，该方法是将钛板作为阳极，铅板作为阴极，使用绝缘隔膜将阴极区与阳极区隔离，并将活性炭填充于阳极区，作为第三电极进行阳极极化，该第三电极的工作原理主要是利用活性炭的强吸附性能，以及电极传递的正电荷，即靠阳极钛板把正电荷传递到因水流触碰到阳极钛板的活性炭上，使那些活性炭带正电荷来电吸附去除氯离子。该专利技术存在以下缺陷：①该专利技术的整个阳极没有使用有效的氯离子氧化催化剂，通过其规定的电位1.0-1.4V(为了避免析氢)可看出，该专利技术并不是把氯离子电化学氧化成氯气除掉，而仅仅是把氯离子通过正电荷和活性炭的吸附作用吸附浓缩到活性炭上，实现去除氯离子的目的，但并不是每颗活性炭的表面时时刻刻都触碰到阳极钛板，也就是说并不是每颗活性炭表面都带正电荷，所以整个装置的电吸附效率不是很高。而且，活性炭吸附能力有限，很容易饱和，因此它难以去除高浓度的氯离子废水，通过实施例看出，其试验溶液的氯离子浓度只是1000mg/l，而且其电吸附时间过长，需要2小时才达到吸附稳，假若废水氯离子浓度过大，使用该方法处理氯离子废水时，必然会用到大量的活性炭，处理时间也会更长。②金属钛在酸性环境下长时间通电工作易钝化，表面电阻增大，电效率降低，这对电极表面传递正电荷都有很大影响。而且该专利技术的阳极钛板是一种板式电极，无论如何布置，该阳极的表面积都会受到限制，其表面积不可能很大，阳极电解效率不可能很高。上述缺陷均限制了该方法在实际处理废水中的大规模应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电化学反应器，电解效率高，对氯离子的降解率高，有利于大规模产业化应用。本专利技术的另一目的在于提供一种电催化去除氯离子的方法，操作方便，有利于大规模产业化应用。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提出一种电化学反应器，其包括反应槽，以及位于反应槽内的阳极、阴极，阳极由难溶金属制作的网状篮，以及填充于网状篮内的Ru-Ti-AC催化材料组成，阳极中部引出碳棒或金属导线，并连接至电源正极；阴极由多块间隔设置的金属板或金属网组成，相邻两块金属板或金属网之间的间距为4～6cm，阴极通过导线连接至电源负极。进一步地，在本专利技术较佳实施例中，网状篮为钛、钨、钽、钼、铌、铪、铬、钒、锆或它们的合金材料做成；金属板为钛板、铅板或不锈钢板，金属网为钛网、铅网或不锈钢网。进一步地，在本专利技术较佳实施例中，Ru-Ti-AC催化材料是采用以下制备方法制得：按重量份数计，将14～663份活性炭用酸性水溶液浸泡40～45h，过滤得滤饼，将滤饼用水洗涤至pH值为6.5～8.5，将洗涤后的滤饼烘干，获得预处理活性炭；将预处理活性炭与溶剂、3～6.3份氯化钌、20～25.6份钛酸丁酯、0.9～4.8份柠檬酸混合，搅拌均匀，得到混合反应液，向混合反应液中滴加碱性水溶液至pH值为6.5～8.5，再在92～95℃水浴条件下反应0.5～0.8h，得到浆液；将浆液在125～135℃恒温油浴条件下蒸干，得固体，将固体烘干，得到活性炭固体；向活性炭固体中加入Na2CO3粉末，混合均匀，于750～850℃焙烧1.5～2.5h，冷却即得。进一步地，在本专利技术较佳实施例中，酸性水溶液为质量浓度为15％～50％的磷酸水溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学反应器，其特征在于，其包括反应槽，以及位于所述反应槽内的阳极、阴极，所述阳极由难溶金属制作的网状篮，以及填充于所述网状篮内的Ru‑Ti‑AC催化材料组成，所述阳极中部引出碳棒或金属导线，并连接至电源正极；所述阴极由多块间隔设置的金属板或金属网组成，相邻两块所述金属板或所述金属网之间的间距为4～6cm，所述阴极通过导线连接至电源负极。

【技术特征摘要】
1.一种电化学反应器，其特征在于，其包括反应槽，以及位于所述反应槽内的阳极、阴极，所述阳极由难溶金属制作的网状篮，以及填充于所述网状篮内的Ru-Ti-AC催化材料组成，所述阳极中部引出碳棒或金属导线，并连接至电源正极；所述阴极由多块间隔设置的金属板或金属网组成，相邻两块所述金属板或所述金属网之间的间距为4～6cm，所述阴极通过导线连接至电源负极。2.根据权利要求1所述的电化学反应器，其特征在于，所述网状篮为钛、钨、钽、钼、铌、铪、铬、钒、锆或它们的合金材料做成；所述金属板为钛板、铅板或不锈钢板，所述金属网为钛网、铅网或不锈钢网。3.根据权利要求1所述的电化学反应器，其特征在于，所述Ru-Ti-AC催化材料是采用以下制备方法制得：按重量份数计，将14～663份活性炭用酸性水溶液浸泡40～45h，过滤得滤饼，将所述滤饼用水洗涤至pH值为6.5～8.5，将洗涤后的所述滤饼烘干，获得预处理活性炭；将所述预处理活性炭与溶剂、3～6.3份氯化钌、20～25.6份钛酸丁酯、0.9～4.8份柠檬酸混合，搅拌均匀，得到混合反应液，向混合反应液中滴加碱性水溶液至pH值为6.5～8.5，再在92～95℃水浴条件下反应0.5～0.8h，得到浆液；将所述浆液在125～135℃恒温油浴条件下蒸干，得固体，将所述固体烘干，得到活性炭固体；向所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海人，刘诗杰，童彩豪，张青，伍明建，屈钧娥，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42