[发明专利]一种适用于水中难降解有机物去除的电化学活性炭纤维毡膜反应器有效
申请号: | 201810424025.2 | 申请日: | 2018-05-07 |
公开(公告)号: | CN108658177B | 公开(公告)日: | 2021-04-06 |
发明(设计)人: | 王志伟;徐少萍;郑君健;王巧英;尹大强;吴志超 | 申请(专利权)人: | 同济大学 |
主分类号: | C02F1/467 | 分类号: | C02F1/467;C02F1/44;C02F3/00;B01D61/00;B01D65/02;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38 |
代理公司: | 上海正旦专利代理有限公司 31200 | 代理人: | 张磊 |
地址: | 200092 *** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 适用于 水中 降解 有机物 去除 电化学 活性炭 纤维 反应器 | ||
本发明涉及一种适用于水中难降解有机物去除的电化学活性炭纤维毡膜反应器,钛网阴极嵌于PVC膜支架内,ACFF/SnO2‑Ta同时作为阳极和滤膜,电化学微滤膜组件置于反应器中。反应器由稳压直流电源施加外加电场,原位生成具有较强氧化性的氧化剂物种,在连续流模式下,通过出水蠕动泵抽吸促进本体溶液与阳极界面对流传质,加速阳极界面的电子传递反应增加氧化剂产量,增加水中有机污染物与生成的氧化剂的接触概率,本发明能通过膜孔的尺寸排阻效应过滤去除水中颗粒、胶体以及大分子污染物,因其具有较高比表面积,能够为水中小分子有机污染物提供大量吸附位点;掺杂Ta元素显著改善了SnO2的电催化性能,H2O能够在阳极放电形成大量吸附态和解离态的•OH,对小分子有机污染物的降解有重要作用。
技术领域
本发明属于环境保护、水处理领域,具体涉及一种适用于水中难降解有机物去除的电化学活性炭纤维毡膜反应器。
背景技术
在过去的数十年中,低压滤膜过滤(比如微滤和超滤)已经成为饮用水处理和污水回用领域的主流技术,能够通过膜孔的尺寸排阻效应拦截水体中的胶体物质和致病菌。然而,传统的低压滤膜在实际应用中也存在一定的技术性缺陷,如一些人工合成的低分子量污染物(例如, 1000 Da的有毒和/或难降解有机微污染物)无法被拦截,可能在膜孔内沉积导致膜通量下降或者透过膜孔,进入受纳水体。目前的常规污水处理设施并不是专为微污染物去除而设计的,由于其不断释放且具有持久性,可能在水体中不断积累,从而造成严重的环境风险。因此必须开发与膜过滤技术相结合的新型工艺,减少持久性污染物进入水体的风险,对于拓展低压过滤技术的应用具有重要的现实意义。
近年来,电化学高级氧化技术因其原位高效降解难降解有机污染物的技术特点,在污水处理领域得到了广泛关注。国内外学者已经在低压膜分离与电化学高级氧化技术耦合处理有机污染物方面展开研究工作并取得一定的进展。与传统的膜分离技术相比,二者的耦合不仅能够实现水中的颗粒污染物和致病微生物的分离去除,同时能够氧化降解去除水中低浓度有机微污染物,从而改善出水水质。值得注意的是,电化学氧化技术的效力高度依赖于电极材料的催化性能,因此,研制能够高效氧化降解有机微污染物的电极,将其应用于膜反应器系统,并进一步通过优化调控相关工艺参数,以兼顾系统的去除效能和运行能耗,是实现低压膜分离与电化学高级氧化技术高效耦合的关键。
ACFF具有微孔结构、高比表面积、良好的导电性能、易于工业化生产等优点。本发明采用负载SnO2-Ta纳米涂层的ACFF作为阳极过滤膜,内嵌于膜组件内腔的钛网作为阴极,由稳压直流电源施加外加电场,通过连续流模式可强化传质过程,提高污染物与阳极界面的接触几率,从而提高污染物的去除效率;阳极过滤膜可以拦截去除水中的大分子颗粒、胶体以及致病微生物;该系统利用原位生成的强氧化剂物种,能够将有机污染物分子降解为CO2或其他无毒的小分子物质,处理过程不需要添加其他化学试剂,不会产生二次污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于水中难降解有机物去除的电化学活性炭纤维毡膜反应器,本发明通过将膜过滤分离手段与电化学氧化技术耦合,在较低的外加电场下,在较短的水力停留时间内,即可分离拦截水中的颗粒物、胶体物质等,并同时利用系统内原位产生的强氧化性物质,高效降解难降解有机微污染物,提升出水水质。
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