处理含全氟化合物废水的方法技术

本申请涉及一种处理含全氟化合物废水的方法，包括以下步骤：提供一电化学装置，包括至少一个反应器，各所述反应器内设有至少一电极对以形成阳极反应区和阴极反应区，且所述阳极反应区和所述阴极反应区相通；将含全氟化合物废水注入所述电化学装置中；对所述电化学装置供电，并使沿重力方向上所述阳极反应区处于所述阴极反应区的上方；其中，所述电极对包括阳极电极和阴极电极，所述阳极电极析氧电势大于2.2V vs.SHE，所述阴极电极为非气体扩散电极，电解条件为：电解溶液pH为4～8，电流密度为8mA/cm2～9.5mA/cm2。本申请提供的处理含全氟化合物废水的方法仅利用结构非常简单的电化学装置就可以实现全氟化合物的高效去除。学装置就可以实现全氟化合物的高效去除。学装置就可以实现全氟化合物的高效去除。

【技术实现步骤摘要】
处理含全氟化合物废水的方法


[0001]本申请涉及电化学废水处理
，特别是涉及一种处理含全氟化合物废水的方法。

技术介绍

[0002]全氟化合物(PFASs)的烷基支链既疏水又疏油/疏脂，其独特的表面性质使得PFASs被广泛应用于表面涂层、消防和保护剂配方中。在工业应用中，最常见的PFASs是全氟烷基酸(PFAAs)，其中全氟辛酸(PFOA)最常在水体中检出。由于PFOA的碳氟键(C
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F)很稳定，导致其具有很高的热稳定性和化学稳定性，在环境中能够长期稳定存在。在世界各地的自然环境、野生动物和人体中都发现了PFOA的广泛存在。大量关于PFOA对人和动物影响的数据表明，PFOA可以通过非共价键结合血浆蛋白在体内分布。人类流行病学数据还指出，PFOA暴露与高胆固醇、肝酶升高、甲状腺疾病、癌症(睾丸和肾脏)以及孕妇妊娠高血压和子痫前期相关联。因此，研发水中全氟辛酸高效去除方法与装置，对减轻其生态危害，促进社会可持续发展具有重要意义。
[0003]PFOA处理技术包括超声化学、光催化、机械化学、等离子体、辐射分解等，虽然这些方法对PFOA破坏去除有一定效果，但普遍存在操作复杂、条件苛刻、耗能较高等问题。PFOA电化学氧化由于装置简单、反应速率快、去除率高等特点而受到广泛关注。传统的PFOA富集方式为电絮凝，即使用金属牺牲阳极生成絮体吸附PFOA，但采用该方法对含PFOA废水进行处理时需要在原有的电催化氧化处理装置中增加电絮凝模块，且需要单独给电絮凝模块供电，这就导致了传统的用于处理PFOA废水的装置的复杂程度以及运行成本增加，同时絮体的后续处理也成为一个问题。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对传统全氟化合物废水的处理方法中电化学处理装置模块较多，能耗较大的问题，提供一种能够应用简单结构的电化学装置且能耗较低的处理全氟化合物废水的方法。
[0005]本申请提供了一种处理含全氟化合物废水的方法，包括以下步骤：
[0006]提供一电化学装置，包括至少一个反应器，各所述反应器内设有至少一电极对以形成阳极反应区和阴极反应区，且所述阳极反应区和所述阴极反应区相通；
[0007]将含全氟化合物废水注入所述电化学装置中；
[0008]对所述电化学装置供电，并使沿重力方向上所述阳极反应区处于所述阴极反应区的上方；
[0009]其中，所述电极对包括阳极电极和阴极电极，所述阳极电极析氧电势大于2.2V vs.SHE，所述阴极电极为非气体扩散电极，电解条件为：电解溶液pH为4～8，电流密度为8mA/cm2～9.5mA/cm2。
[0010]在其中一些实施例中，所述阳极电极和所述阴极电极平行相对设置。
[0011]进一步优选地，所述阳极电极和所述阴极电极之间的垂直距离为2cm～5cm。
[0012]在其中一些实施例中，所述阴极电极选自多孔电极或网状电极。
[0013]在其中一些实施例中，所述阴极电极的材料选自Pt、Pd、Ru、Rh、Cu、Fe、Co、Ni及Mo中的至少一种。
[0014]优选地，所述阴极电极的材料选自Pt、Pd、Ru和Rh中的至少一种。
[0015]在其中一些实施例中，所述阳极电极的材料选自掺硼金刚石、七氧化四钛、PbO2、SnO2、RuO2以及它们的改性电极材料中的至少一种。
[0016]在其中一些实施例中，所述反应器的材料为非吸附性树脂材料。
[0017]在其中一些实施例中，所述反应器的材料为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或聚丙烯。
[0018]在其中一些实施例中，所述反应器内还设有第一隔板和第二隔板，所述第一隔板上设有出气口，所述第二隔板上设有进气口，且所述出气口和所述进气口均为透气不透水的结构；
[0019]所述第一隔板和所述第二隔板之间形成富集区，当含全氟化合物废水注入所述电化学装置中时，含全氟化合物废水全部进入富集区。
[0020]在其中一些实施例中，所述含全氟化合物废水的注入量为所述反应器容积的80％～95％。
[0021]在其中一些实施例中，还包括调节废水pH的步骤，具体地，使用碱性pH调节剂或酸性pH调节剂废水pH为4～8。
[0022]与现有技术相比，本申请至少具有如下有益效果：
[0023]本申请提供的处理含全氟化合物废水的方法，可以使用结构简单的电化学装置，且该方法能耗低，克服了传统的处理含全氟化合物废水的方法中使用装置结构复杂、运行成本高的技术问题。本申请专利技术人首次发现，氢气气泡是一种良好的全氟化合物富集介质，全氟化合物中疏水疏油的C
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F链可以伸入氢气气泡中并氢气气泡捕捉，因此可以利用阴极反应区反生的析氢反应生成的大量氢气气泡来富集全氟化合物，被富集的全氟化合物传质得到强化，氧化速率大幅提升，这样就可以利用结构非常简单的电化学装置来实现全氟化合物的高效去除。本申请提供的处理含全氟化合物废水的方法，兼顾了低耗高效的经济性与简易性。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为一实施方式的电化学装置的结构示意图；
[0026]图2为又一实施方式的电化学装置的结构示意图；
[0027]图3为又一实施方式的电化学装置的结构示意图；
[0028]图4为本申请处理含全氟化合物废水的方法原理图；
[0029]图5a为实施例1的电化学装置的放置状态图；
[0030]图5b为对比例1的电化学装置的放置状态图；
[0031]图5c为对比例2的电化学装置的放置状态图；
[0032]图6为实施例1和对比例1、对比例2中PFOA去除率曲线图；
[0033]图7为实施例1～2和对比例3～4中PFOA去除率曲线图。
[0034]附图标号为：
[0035]10
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反应器，11
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第一隔板，11a,出气口，12
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第二隔板，12a
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进气口，20
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阳极反应区，21
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阳极电极，30
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阴极反应区，31
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阴极电极。
具体实施方式
[0036]为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。
[0037]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种处理含全氟化合物废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一电化学装置，包括至少一个反应器，各所述反应器内设有至少一电极对以形成阳极反应区和阴极反应区，且所述阳极反应区和所述阴极反应区相通；将含全氟化合物废水注入所述电化学装置中；对所述电化学装置供电，并使沿重力方向上所述阳极反应区处于所述阴极反应区的上方；其中，所述电极对包括阳极电极和阴极电极，所述阳极电极析氧电势大于2.2V vs.SHE，所述阴极电极为非气体扩散电极，电解条件为：电解溶液pH为4～8，电流密度为8mA/cm2～9.5mA/cm2。2.根据权利要求1所述的处理含全氟化合物废水的方法，其特征在于，所述阳极电极和所述阴极电极平行相对设置。3.根据权利要求2所述的处理含全氟化合物废水的方法，其特征在于，所述阳极电极和所述阴极电极之间的垂直距离为2cm～5cm。4.根据权利要求2所述的处理含全氟化合物废水的方法，其特征在于，所述阴极电极选自多孔电极或网状电极。5.根据权利要求1所述的处理含全氟化合物废水的方法，其特征在于，所述阴极电极的材料选自Pt、Pd、Ru、Rh、Cu、Fe、Co、Ni及Mo中的至...

【专利技术属性】
技术研发人员：张芳，万子仁，曹利锋，黄菀，李广贺，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：