一种基于电化学调控的磷酸盐吸附脱附方法技术

本发明专利技术提供一种基于电化学调控的磷酸盐吸附脱附方法，包括：

【技术实现步骤摘要】
一种基于电化学调控的磷酸盐吸附脱附方法


[0001]本专利技术属于污水处理领域，具体涉及一种基于电化学调控的磷酸盐吸附脱附方法
。

技术介绍

[0002]为缓解景观用水的需水压力，再生水逐渐取代清洁水作为城市河流和湖泊的补给水
。
然而，再生水中残留的磷元素可能加剧景观水的富营养化程度，造成严重的生态失衡
。
因此，如何脱除水体中磷元素是亟待解决的问题
。
[0003]当前，已经有研究者利用聚磷菌的好氧性质吸附废水中的磷元素，然而，利用聚磷菌吸磷脱磷时，对
pH
值
、
温度
、
溶解氧的量
、
含磷废液中的杂质元素含量等要求严苛，工艺灵活性差
。
[0004]利用多孔材料
、
活性组分负载的多孔材料等吸附剂吸附磷酸盐的方法因操作简单，效果稳定而被广泛关注
。
当前对吸附的磷酸盐进行脱附回收处理时，通常采用投加碱液
(
脱附溶液
)
的方法
。
然而，该方法对碱液的类型要求严格
、
碱液浓度要求高
、
并且脱附后回收率低，一般要求碱液为强碱，如氢氧化钠
、
氢氧化钾等，具体地，
4000mg/L
的氢氧化钠溶液经过至少
6h
才能完成脱附，且磷酸盐的回收率仅为
76
％
。
因此，该方法存在脱附成本高的问题
。
此外，经过该方法脱附后的吸附剂难以继续用于吸附磷酸盐，循环性能较差
。
[0005]因此，开发一种兼具工艺灵活性
、
吸附脱附效率
、
以及吸附脱附循环性能的含磷废水吸附脱附方法具有十分重要的意义
。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种基于电化学调控的磷酸盐吸附脱附方法，该方法可以解决现有技术在吸附脱附含磷废水中磷酸盐时，对于
pH、
温度
、
溶解氧的量以及含磷废水中杂质元素含量要求严苛的问题；与此同时，该方法中，脱附溶液类型选择多元化，并且能够在低浓度脱附溶液中脱附磷酸盐；此外，该方法具有较高的磷酸盐去除率和回收率，以及优异的吸附脱附循环性能
。
[0007]本专利技术提供一种基于电化学调控的磷酸盐吸附脱附方法，包括：
[0008]1)
吸附磷酸盐：利用四价铈电极作为阴极
、
含磷废水作为电解液的第一电解池进行第一电解处理，所述第一电解处理完成后断开电路，待所述含磷废水中磷酸盐浓度不变后，得到除磷净水和三价铈
‑
磷富集电极；
[0009]2)
脱附磷酸盐：利用所述三价铈
‑
磷富集电极作为阳极的第二电解池进行第二电解处理，所述第二电解处理完成后断开电路，待第二电解池的电解液中磷酸盐浓度不变后，得到四价铈电极和富磷回收液；
[0010]所述第一电解处理和第二电解处理的时间均大于
900s。
[0011]根据本专利技术的一实施方式，所述第二电解池的电解液浓度为
10
‑
5000mg/L。
[0012]根据本专利技术的一实施方式，所述第二电解池的电解液包括氯化钠溶液
、
硫酸钠溶
液
、
氢氧化钠溶液
、
硫酸溶液
、
氨水溶液的至少一种
。
[0013]根据本专利技术的一实施方式，所述第一电解处理的电压低于
0.32V vs.RHE。
[0014]根据本专利技术的一实施方式，所述第一电解处理的时间为
900
‑
1200s。
[0015]根据本专利技术的一实施方式，所述第一电解处理完成后断开电路，对所述含磷废水进行搅拌处理，得到所述除磷净水和所述三价铈
‑
磷富集电极；
[0016]所述搅拌处理的速率为
400
～
600r/min
，时间为1‑
6h。
[0017]根据本专利技术的一实施方式，所述第二电解处理的电压高于
0.43V vs.RHE。
[0018]根据本专利技术的一实施方式，所述第二电解处理的时间为
900
‑
1200s。
[0019]根据本专利技术的一实施方式，所述第二电解处理完成后，静置
0.5
‑
2h
，得到富磷回收液
。
[0020]根据本专利技术的一实施方式，步骤
1)
之前，还包括：对所述含磷废水进行预处理；
[0021]所述预处理包括对所述含磷废水依次进行絮凝处理和过滤处理
。
[0022]本专利技术通过电化学调控使铈电极的价态为三价或四价，利用三价铈和四价铈对磷酸盐的吸附脱附特性，实现了对含磷废水中磷酸盐的吸附去除以及磷酸盐的脱附回收
。
采用该方法进行吸附脱附磷酸盐时，几乎不受
pH
值
、
温度
、
含磷废水中杂质影响，工艺灵活性高；该方法在脱附磷酸盐时，脱附溶液的选择范围宽，并且可以在低浓度脱附溶液中脱除磷酸盐；该方法还具有较高的磷酸盐的去除率和回收率，并且可以实现对磷酸盐的循环吸附脱附
。
附图说明
[0023]图1是
CeO2电极的循环伏安测试结果；
[0024]图2是实施例
1、
实施例
17、
对比例2‑4的脱附容量随脱附处理时间的变化；
[0025]图3是实施例1经过
10
次循环的吸附容量和脱附容量
。
具体实施方式
[0026]为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的方案，下面对本专利技术作进一步地详细说明
。
以下所列举具体实施方式只是对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例仅用于解释本专利技术，并非限定本专利技术的范围
。
基于本专利技术实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围
。
[0027]本专利技术提供一种基于电化学调控的磷酸盐吸附脱附方法，包括：
[0028]1)
吸附磷酸盐：利用四价铈电极作为阴极
、
含磷废水作为电解液的第一电解池进行第一电解处理，第一电解处理完成后断开电路，待含磷废水中磷酸盐浓度不变后，得到除磷净水和三价铈
‑
磷富集电极；
[0029]2)
脱附磷酸盐：利用三价铈
‑
磷富集电极作为阳极的第二电解池进行第二电解处理，第二电解处理完成后断开电路，待第二电解池的电解液中磷酸盐浓度不变后，得到四价铈电极和富磷回收液；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于电化学调控的磷酸盐吸附脱附方法，其特征在于，包括：
1)
吸附磷酸盐：利用四价铈电极作为阴极
、
含磷废水作为电解液的第一电解池进行第一电解处理，所述第一电解处理完成后断开电路，待所述含磷废水中磷酸盐浓度不变后，得到除磷净水和三价铈
‑
磷富集电极；
2)
脱附磷酸盐：利用所述三价铈
‑
磷富集电极作为阳极的第二电解池进行第二电解处理，所述第二电解处理完成后断开电路，待第二电解池的电解液中磷酸盐浓度不变后，得到四价铈电极和富磷回收液；所述第一电解处理的时间和第二电解处理的时间均大于
900s。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二电解池的电解液浓度为
10
‑
5000mg/L。3.
根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第二电解池的电解液包括氯化钠溶液
、
硫酸钠溶液
、
氢氧化钠溶液
、
硫酸溶液
、
氨水溶液的至少一种
。4.
根据权利要求1‑3任一项所述的方法，其特征在于，所述第一电解处理的电压低于
0.32V...

【专利技术属性】
技术研发人员：李倩玮，韦标，刘道庆，张苗，张晨，陈春茂，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：