【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高盐有机废水处理，具体涉及一种用于处理高盐废水中季铵盐的电催化设备及方法。
技术介绍
1、季铵盐(quaternary ammonium compounds，qac)作为阳离子表面活性剂、相转移剂、织物柔软剂、消毒剂、洗涤剂、杀菌剂及各种个人护理和药物制剂成分之一，广泛应用在各行业中。季铵盐是一类潜在的新型有机卤化污染物。由于其大量使用，它已广泛分布在地表水、沉积物、土壤、废水和污水污泥中，并进一步导致环境积累效应，存在环境风险。qac在环境介质中的主要来源是污水处理厂，它可能通过吸附过程进入活性污泥中发生相转移，抑制微生物群体的生理生化效应。例如，页岩气产业和污水处理中的反渗透单元产生的高盐季铵盐废水，限制了生物处理技术的应用。
2、电催化氧化技术作为一种相对环板的高级氧化技术，在处理难降解的工业有机废水方面具有良好的应用前景。然而，在高盐条件下，难降解的有机污染物可能会在电催化过程中转化为具有更高毒性和更强化学稳定性的卤代产物，这已成为该领域中一个相对棘手的核心问题。同时，在电催化过程中，卤素离子可作为原位电解质参与电极反应，从而显著降低了电催化技术中外加电解质的成本，这是高盐废水自身所具备的电催化技术应用优势。
3、因此，亟需开发一种电催化氧化技术高效稳定去除高盐废水中qac的方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术中的不足，并提供一种用于处理高盐废水中季铵盐的电催化设备及方法，该方法能高效稳定去除高盐废水中季铵盐。p>
2、本专利技术所采用的具体技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术提供一种用于处理高盐废水中季铵盐的电催化设备，所述电催化设备的阳极为碳材料改性的钌铱钛电极，阴极为不锈钢板，阳极和阴极之间通过导电线连接至恒压恒流电源上；所述碳材料改性的钌铱钛电极为碳纳米管掺杂的钌铱钛电极或磺化碳纳米管掺杂的钌铱钛电极。
4、作为优选，上述碳纳米管掺杂的钌铱钛电极制备方法如下：
5、将聚偏氟乙烯树脂溶解至n-甲基吡咯烷酮中，得到聚偏氟乙烯树脂溶液；将石墨粉和预处理后的多壁碳纳米管混合均匀后加入至所述聚偏氟乙烯树脂溶液中，并充分搅拌得到涂液；将所述涂液分批次均匀刷涂在钌铱钛电极表面；每一次刷涂后将钌铱钛电极置于红外灯下直至表面溶剂完全挥发，随后放入马弗炉中，在450～550℃范围内进行热氧化10min，最后一次热氧化时间为60min；最终得到碳纳米管掺杂的钌铱钛电极。
6、进一步的，预处理后的多壁碳纳米管、石墨粉和聚偏氟乙烯树脂的质量比为8:l:1。
7、进一步的，多壁碳纳米管的预处理过程如下：取多壁碳纳米管置于浓度为10mol/l的hno3溶液中超声振荡1h，随后在80℃下恒温水浴加热4h，进行硝化；硝化反应后进行抽滤，并用超纯水将多壁碳纳米管洗至中性，得到预处理后的多壁碳纳米管。
8、作为优选，上述磺化碳纳米管掺杂的钌铱钛电极制备方法如下：
9、将聚偏氟乙烯树脂溶解至n-甲基吡咯烷酮中，得到聚偏氟乙烯树脂溶液；将石墨粉和磺化碳纳米管混合均匀后加入至所述聚偏氟乙烯树脂溶液中，并充分搅拌得到涂液；将所述涂液分批次均匀刷涂在钌铱钛电极表面；每一次刷涂后将钌铱钛电极置于红外灯下直至表面溶剂完全挥发，随后放入马弗炉中，在450～550℃范围内进行热氧化10min，最后一次热氧化时间为60min；最终得到磺化碳纳米管掺杂的钌铱钛电极。
10、进一步的，磺化碳纳米管、石墨粉和聚偏氟乙烯树脂的质量比为8:l:1。
11、进一步的，磺化碳纳米管的制备方法如下：
12、在0～5℃的冰浴条件下，将对氨基苯磺酸加入至浓度为1mol/l的hcl溶液中并进行搅拌，缓慢逐滴加入过量的1mol/l nano2进行反应；反应结束后，过滤得到对重氮苯磺酸盐；将得到的对重氮苯磺酸盐转移至体积百分数为50％的乙醇溶液中，并置于0～5℃的冰浴中恒温；上述乙醇溶液中加入预处理后的多壁碳纳米管并混合均匀；所述多壁碳纳米管和对重氮苯磺酸的质量比为(0.2～1):5.2；随后向所述乙醇溶液中分两次加入质量百分数为50wt％的次磷酸溶液，加入的次磷酸溶液总体积等于乙醇溶液体积；反应完成后过滤，并采用超纯水充分清洗沉淀物，干燥后得到磺化碳纳米管。
13、第二方面，本专利技术提供一种利用第一方面所述电催化设备处理高盐废水中季铵盐的方法，具体如下：向所述电催化设备的电解槽中添加待处理的高盐废水，控制阴极和阳极之间的电流密度恒定，电催化反应降解待处理的高盐废水中的季铵盐。
14、作为优选，上述电流密度为47.6～250ma/cm2。
15、作为优选，上述季铵盐为十二烷基二甲基苄基铵盐。
16、本专利技术相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
17、(1)本专利技术提供的用于处理高盐废水中季铵盐的方法反应工艺简单，操作方便，对设备要求不高，运行成本低；此外，该方法反应条件温和，能耗低，在常温常压下即可进行反应，无加热制冷加压等能耗。
18、(2)本专利技术提供的用于处理高盐废水中季铵盐的方法能迅速而高效地去除高盐废水中的季铵盐，而且在ph值变化较大的条件下也仍能达到较高的去除率，季铵盐的去除率均在95％以上；相比于未经改性的钌铱钛电极，ti/(ru0.7ir0.3)o2-cnts以及ti/(ru0.7ir0.3)o2-scnts均具有更强的污染物解毒能力。该技术可广泛应用于环境污染治理和环境修复领域，具有很好的市场前景。
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1.一种用于处理高盐废水中季铵盐的电催化设备，其特征在于，所述电催化设备的阳极为碳材料改性的钌铱钛电极，阴极为不锈钢板，阳极和阴极之间通过导电线连接至恒压恒流电源上；所述碳材料改性的钌铱钛电极为碳纳米管掺杂的钌铱钛电极或磺化碳纳米管掺杂的钌铱钛电极。
2.根据权利要求1所述的处理高盐废水中季铵盐的电催化设备，其特征在于，所述碳纳米管掺杂的钌铱钛电极制备方法如下：
3.根据权利要求2所述的处理高盐废水中季铵盐的电催化设备，其特征在于，所述预处理后的多壁碳纳米管、石墨粉和聚偏氟乙烯树脂的质量比为8:l:1。
4.根据权利要求2所述的处理高盐废水中季铵盐的电催化设备，其特征在于，多壁碳纳米管的预处理过程如下：取多壁碳纳米管置于浓度为10mol/L的HNO3溶液中超声振荡1h，随后在80℃下恒温水浴加热4h，进行硝化；硝化反应后进行抽滤，并用超纯水将多壁碳纳米管洗至中性，得到预处理后的多壁碳纳米管。
5.根据权利要求1所述的处理高盐废水中季铵盐的电催化设备，其特征在于，所述磺化碳纳米管掺杂的钌铱钛电极制备方法如下：
6.根据权利
7.根据权利要求5所述的处理高盐废水中季铵盐的电催化设备，其特征在于，所述磺化碳纳米管的制备方法如下：
8.一种利用权利要求1～7任一所述电催化设备处理高盐废水中季铵盐的方法，其特征在于，具体如下：向所述电催化设备的电解槽中添加待处理的高盐废水，控制阴极和阳极之间的电流密度恒定，电催化反应降解待处理的高盐废水中的季铵盐。
9.根据权利要求8所述的处理高盐废水中季铵盐的方法，其特征在于，所述电流密度为47.6～250mA/cm2。
10.根据权利要求8所述的处理高盐废水中季铵盐的方法，其特征在于，所述季铵盐为十二烷基二甲基苄基铵盐。
...【技术特征摘要】
1.一种用于处理高盐废水中季铵盐的电催化设备，其特征在于，所述电催化设备的阳极为碳材料改性的钌铱钛电极，阴极为不锈钢板，阳极和阴极之间通过导电线连接至恒压恒流电源上；所述碳材料改性的钌铱钛电极为碳纳米管掺杂的钌铱钛电极或磺化碳纳米管掺杂的钌铱钛电极。
2.根据权利要求1所述的处理高盐废水中季铵盐的电催化设备，其特征在于，所述碳纳米管掺杂的钌铱钛电极制备方法如下：
3.根据权利要求2所述的处理高盐废水中季铵盐的电催化设备，其特征在于，所述预处理后的多壁碳纳米管、石墨粉和聚偏氟乙烯树脂的质量比为8:l:1。
4.根据权利要求2所述的处理高盐废水中季铵盐的电催化设备，其特征在于，多壁碳纳米管的预处理过程如下：取多壁碳纳米管置于浓度为10mol/l的hno3溶液中超声振荡1h，随后在80℃下恒温水浴加热4h，进行硝化；硝化反应后进行抽滤，并用超纯水将多壁碳纳米管洗至中性，得到预处理后的多壁碳纳米管。
【专利技术属性】
技术研发人员：卢培利，赵汉卿，程勇，丁阿强，商思妤，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
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