公布日：2022.11.29
申请日：2022.08.11
分类号：C02F1/461(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种基于双室电解反应池的硝酸盐废水处理方法，属于难降解废水处理领域。本发明的一种基于双室电解反应池的硝酸盐废水处理方法，所述方法是采用双室电解反应池来处理硝酸盐废水，利用阳离子膜将电化学反应的阴极和阳极分隔为单独的阴极室和阳极室，阴极和阳极的得失电子过程互不干扰，阳离子膜为阳离子的互相传递提供传递通道，阻挡阴离子的传递；能够有效提高单侧极室的转化效率，避免阴阳极的相互干扰，进而提高硝酸盐废水的处理效果；该方法简单方便，可用于规模化废水处理。
权利要求书
1.一种基于双室电解反应池的硝酸盐废水处理方法，其特征在于，所述方法是采用双室电解反应池来处理硝酸盐废水；所述双室电解反应池是由两个体积相同的半圆柱体的阴极室和阳极室组装成的圆柱型，两极室中间夹有面积为25-100cm2阳离子膜；其中圆柱的侧面和底面封闭，圆柱上方敞口；在阴极室内盛装硝酸盐废水，阴极极板从反应池上方垂直插入阴极室内；在阳极室内盛装电解质溶液，惰性极板从反应池上方垂直插入阳极室内，阴极极板和惰性极板间通0.4-0.6V的恒定电流；所述阴极极板为泡沫铜极板，惰性极板为Ti极板。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳极室内电解质溶液为Na2SO4/NaCl的混合溶液。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述混合溶液中Na2SO4与NaCl的摩尔比1-5：1-9。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述混合溶液中Na2SO4与NaCl的摩尔比为1：5。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双室电解反应池内置磁力转子。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双室电解反应池阴极极板和惰性极板之间的间距为2-15㎝。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双室电解反应池的半圆柱体的半径为5-8㎝，高为10-12㎝。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双室电解反应池的底面缝隙处加有夹片；所述夹片长10-16㎝，宽2㎝。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硝酸盐废水的浓度为20-30mg/L。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述泡沫铜的厚度为2-3mm；所述Ti极板的厚度为2-3mm。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于双室电解反应池的硝酸盐废水处理方法，该方法用于浓度为25mg/L的硝酸盐废水处理，去除率高达80％，反应60min时，剩余硝酸盐浓度仅为4.9mg/L，远低于生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)中所规定的饮用水中硝酸盐(以N计)限值10mg/L；相比于现有技术中采用造价昂贵，制备工艺复杂的改性电极进行硝酸盐废水处理，本发明通过对反应器结构进行改进，加大离子交换面积，减小两极板间距，用价低易得的泡沫铜电极就可以得到良好的处理效果。
本发明的目的是提供一种基于双室电解反应池的硝酸盐废水处理方法，所述方法是采用双室电解反应池来处理硝酸盐废水；所述双室电解反应池是由两个体积相同的半圆柱体阴极室和阳极室组装成的圆柱型，两极室中间夹有面积为25-100cm2阳离子膜；其中圆柱的侧面和底面封闭，圆柱上方敞口；将阴极室内盛装硝酸盐废水，阴极极板从反应池上方垂直插入阴极室内；将阳极室内盛装电解质溶液，惰性极板从反应池上方垂直插入阳极室内，阴极极板和惰性极板间通0.4-0.6V的恒定电流；所述阴极极板为泡沫铜，惰性极板为Ti极板。
在一种实施方式中，所述双室电解反应池内置磁力转子，将反应器放于磁力搅拌器上可实现液体搅拌，加快溶液传质速率，提高硝酸盐的去除率。
在一种实施方式中，所述双室电解反应池半圆柱的半径为5-8㎝，高为10-12㎝，单侧极室容积392-1200ml。
在一种实施方式中，所述双室电解反应池两半圆柱组装后的底面缝隙处加有夹片，夹片长10-16㎝，宽2㎝，夹片上留四个螺丝孔，用螺丝固定夹紧夹片，防止漏液。
在一种实施方式中，所述双室电解应池阴极极板和惰性极板间的间距为2-15㎝；进一步优选为3cm。
在一种实施方式中，所述硝酸盐废水的浓度为20-30mg/L。
在一种实施方式中，所述电解质溶液包括Na2SO4或Na2SO4/NaCl的混合溶液。
在一种实施方式中，所述电解质溶液为Na2SO4/NaCl，Na2SO4与NaCl的摩尔比为1-5：1：9。
在一种实施方式中，所述电解质溶液中Na2SO4与NaCl的摩尔比为1：5。
在一种实施方式中，所述泡沫铜极板的厚度为2-3mm；所述Ti极板的厚度为2-3mm。
在一种实施方式中，所述采用双室电解池反应器来处理硝酸盐废水的电解反应时间为40-120min。
本发明的有益效果在于：
1、常规的“H”型双室电解池中间由通道连接两室，两极板间距过大，导致反应内阻增加，增加反应能耗。本发明无需通道连接两极室，极板可紧贴于阳离子膜两侧，极大的缩小了极板间距，在本实施例中，两极板间内阻仅为4Ω。
2、本反应器单侧极室体积较大，大体积导致反应器易漏水，通过在双室电解池反应器两半圆柱组装后的底面缝隙处加长10-16㎝(与圆柱直径同等长度)，宽2㎝夹片，将两个半圆柱的极室更紧的夹合在一起，解决了漏水的难题。
3、阳离子膜将反应室分为阴极室和阳极室，两个室内氧化反应和还原反应单独进行，互不干扰；硝酸盐在阴极室内进行还原反应的产物为NO2-和NH4+，NH4+从阴极室迁移到阳极室进行氧化反应，NO2-和NO3-被阻挡在阴极室内；有助于在阴极表面富集NO2-和NO3-，从而促进NO2-和NO3-的电还原，同时还可以避免NO2-在阳极被氧化。
4、本发明中阳极室电解质溶液采用Na2SO4/NaCl的混合溶液(Na2SO4：NaCl＝1：5)，Cl—在阳极表面失电子氧化成Cl2或HClO；游离氯(即Cl2或HClO)具有很强的氧化能力，它们得电子变成Cl—，可以促进NH4+的失电子过程。
5、本发明旨在使用价低易得的金属极板处理硝酸盐废水，经过对比实验，采用泡沫铜极板的处理效果最佳，反应60min时，剩余NO3-浓度约为4.9mg/L，去除率可达到80％。
（发明人：潘海龙;潘镜羽;石佳敏;高甲义;李侃;曾俊;朱元聪）