一种改变活性物种减少电化学处理含盐废水卤化产物生成的方法技术

本发明专利技术属于电化学处理领域，公开了一种改变活性物种减少电化学处理含盐废水卤化产物生成的方法。该方法包括以下步骤：将过氧化物和含盐废水加入至电化学反应器中，搅拌并通过直流电源供给电流进行电解。本发明专利技术通过在电化学系统基础上外源加入过量过氧化物，使其与电化学生成的活性物种，如氯自由基物种，优先发生氧化反应生成过氧自由基物种，随后其可通过自耦合反应转化为非自由基物种单线态氧后，再与有机污染物发生反应。因此本发明专利技术提出的方法避免了氯自由基物种直接与有机污染物反应，通过加入过氧化物引发活性物种改变为非自由基物种单线态氧，有效减少电化学处理含盐废水卤化产物生成。化产物生成。化产物生成。

【技术实现步骤摘要】
一种改变活性物种减少电化学处理含盐废水卤化产物生成的方法


[0001]本专利技术属于电化学处理领域，特别涉及一种改变活性物种减少电化学处理含盐废水卤化产物生成的方法。

技术介绍

[0002]近年来，电化学水处理技术因其高效、清洁以及可通过可再生能源驱动等优点受到广泛关注。与其他技术相比，电化学处理适应能力强，可对复杂废水中难降解有机物进行有效处理，并且由于电化学系统可进行模块化设计和占地面积小的特点，使得其在分布式难降解废水处理中展现出独特优势。
[0003]通常而言，电化学处理难降解有机物可通过直接氧化和间接氧化进行，即电子直接从污染物转移至电极表面，和电极产生如羟基自由基等氧化剂介导污染物电子转移。因含盐废水中含有大量可充当氧化还原介质的氯离子，可通过电极作用产生寿命比羟基自由基更长、扩散能力更强的氯自由基物种，显著提高了难降解有机物的处理效率。
[0004]然而，尽管通过含氯氧化剂介导难降解有机物去除可提升电化学处理效率，但氯自由基物种通常与有机物通过自由基加成途径发生反应，生成可能比原污染物毒性更强的卤化产物，从而限制了电化学处理在含盐废水中的应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对电化学处理含盐废水容易生成卤化产物的问题，提出一种改变活性物种减少电化学处理含盐废水卤化产物生成的方法。在原来电化学系统的基础上，通过外源加入过量过氧化物，使其优先与氯自由基物种发生氧化还原反应生成过氧自由基物种，随后过氧自由基物种自耦合产生非自由基物种单线态氧，单线态氧作为非自由基物种，不易受含盐废水中盐分影响，在处理有机污染物的同时，不会产生卤化产物。
[0006]本专利技术的目的通过下述方案实现：
[0007]一种改变活性物种减少电化学处理含盐废水卤化产物生成的方法，其包括以下步骤：
[0008]将过氧化物和含盐废水加入至电化学反应器中，搅拌并通过直流电源供给电流进行电解。
[0009]所述的电化学反应器包括阳极、阴极以及电解液，其中电化学反应器中的阳极为以产生自由基为主要氧化物种的惰性电极材料；电化学反应器中的阴极为具有较好析氢性能的活性电极材料，以便于降低电化学反应器槽压，减少能耗；电解液为过氧化物和含盐废水的混合液。
[0010]优选的，所述的阳极为二氧化铅、锡锑氧化物、亚氧化钛和硼掺杂金刚石中的一种。
[0011]优选的，所述的阴极为不锈钢、含镍合金、铂族贵金属中的一种。
[0012]所述的过氧化物为过氧化氢和过硫酸盐中的至少一种，其中过硫酸盐优选为过一硫酸盐。
[0013]所述的过氧化物的用量满足电化学反应器中过氧化物的浓度为10
‑
50mmol/L。
[0014]所述的含盐废水中卤离子含量不低于10mmol/L。
[0015]所述的含盐废水中含有的有机污染物包括酚类化合物和苯胺类化合物中至少一种，有机污染物的浓度为1
‑
10mmol/L。
[0016]所述的搅拌是指使过氧化物充分分散于含盐废水中。
[0017]所施加电流密度为5
‑
50mA/cm2。
[0018]所述的电解的处理时间为60
‑
180min。
[0019]本专利技术以产生自由基为主要氧化物种的惰性电极材料作为阳极，以不锈钢等稳定材料作为阴极，以外源加入过氧化物与阳极电化学原位产生的自由基发生氧化还原反应生成过氧自由基物种，随后发生自耦合产生单线态氧，作用于含盐废水中有机污染物处理。
[0020]本专利技术的机理为：
[0021]电化学处理含盐废水生成卤化产物的主要原因是含盐废水中氯离子在电极作用下所产生的氯自由基物种与有机污染物发生加成反应。本专利技术通过在电化学系统基础上外源加入过量过氧化物，使其与电化学生成的活性物种，如氯自由基物种，优先发生氧化反应生成过氧自由基物种，随后其可通过自耦合反应转化为非自由基物种单线态氧后，再与有机污染物发生反应。因此本专利技术提出的方法避免了氯自由基物种直接与有机污染物反应，通过加入过氧化物引发活性物种改变为非自由基物种单线态氧，有效减少电化学处理含盐废水卤化产物生成。
[0022]本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
[0023](1)本专利技术公开了一种通过改变活性物种减少电化学处理含盐废水卤化产物生成的方法，其核心思想是将原本对污染物去除起主要作用的氯自由基物种转化为非自由基物种单线态氧，继而在氧化污染物过程中不伴随卤化产物生成。本专利技术大大降低了电化学处理含盐废水中卤化产物的生成，拓展了电化学处理工程在含盐废水中应用。
[0024](2)本专利技术的目的是将电化学系统中活性物种从自由基物种转化为非自由基物种，从而减少卤化产物生成。非自由基物种单线态氧与富电子芳香化合物具有强反应活性，有利于水中酚类化合物和苯胺类化合物去除。同时，在水质组分复杂的情况下，自由基物种容易被水中共存基质猝灭，降低了电化学处理过程中电子利用效率，而非自由基物种则几乎不受其影响，将自由基物种转化为非自由基物种后，可有效提高活性物种利用效率，在水质复杂条件下实现污染物转化。
附图说明
[0025]图1为通过改变活性物种减少电化学处理含盐废水卤化产物生成的原理图。
[0026]图2为通过顺磁共振波谱检测过氧化物加入前后电化学系统中活性物种变化图。
具体实施方式
[0027]下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪
器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0028]实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。
[0029]具体实施方式
[0030]本实施方式通过改变活性物种减少电化学处理含盐废水中卤化产物生成的方法，是按以下步骤进行的：
[0031]一、选择合适的阳极和阴极搭建序批式电化学反应器，并通过直流电源进行供给电流；
[0032]二、将一定量的过氧化物与含有机污染物的含盐废水一起加入步骤一所搭建的序批式电化学反应器；
[0033]三、开启搅拌器以300r/min的转速进行搅拌，待过氧化物分散均匀后，开启直流电源施加一定电流进行电解处理含盐废水。
[0034]本实施方式通过加入过量的过氧化物，能够优先与阳极生成的羟基自由基和氯自由基进行反应生成过氧自由基物种，过氧自由基物种自耦合产生单线态氧，处理含盐废水中有机污染物。这种通过改变活性物种的电化学处理方法具有多种优势，一方面，避免了阳极生成自由基物种与有机物直接反应产生卤化产物，另一方面，非自由基物种单线态氧不会被实际废水中共存基质猝灭，提高处理效率。
[0035]实施例1
[0036]本实施例通过改变活性物种减少电化学处理含盐废水中卤化产物生成的方法按照以下步骤实施：
[0037]一、以硼掺杂金刚石阳极和不锈钢阴极搭建序批本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改变活性物种减少电化学处理含盐废水卤化产物生成的方法，其特征在于包括以下步骤：将过氧化物和含盐废水加入至电化学反应器中，搅拌并通过直流电源供给电流进行电解。2.根据权利要求1所述的改变活性物种减少电化学处理含盐废水卤化产物生成的方法，其特征在于：所述的过氧化物为过氧化氢和过硫酸盐中的至少一种。3.根据权利要求1所述的改变活性物种减少电化学处理含盐废水卤化产物生成的方法，其特征在于：所述的电化学反应器中的阳极为以产生自由基为主要氧化物种的惰性电极材料；所述的电化学反应器中的阴极为具有析氢性能的活性电极材料。4.根据权利要求1所述的改变活性物种减少电化学处理含盐废水卤化产物生成的方法，其特征在于：所述的阳极为二氧化铅、锡锑氧化物、亚氧化钛和硼掺杂金刚石中的一种；所述的阴极为不锈钢、含镍合金、铂族贵金属中的一种。5.根据权利要求1所述的改变活性物种减少电化学处理含盐废水卤化产物生成的方法，其特征在于：所述的过氧化物的用量满足电化学反应器中过氧化物的浓度为10

【专利技术属性】
技术研发人员：冯春华，郑文笑，罗鑫，陈楹锴，傅恒奕，段维建，雷振超，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：