[发明专利]一种光助电控离子交换工艺及处理低浓度废水中阴离子的方法

权利要求书

1.一种光助电控离子交换工艺，其特征在于：在离子交换装置中进行，吸附时，在电解槽中注入废液，打开石英光窗，光照光电功能膜材料电极，接通电路，并向该电极施加氧化电位，实现废液中目标阴离子的吸附，同时，对电极会发生析氢反应；待膜电极吸附饱和后，断开电源连接，排出处理液；脱附时，注入相应盐溶液，关闭石英光窗，接通外电路，并向该电极施加还原电位，实现阴离子脱附，同时，对电极会伴随析氧反应；待脱附完成后，断开电源连接，排出盐溶液；注入清洗液，清洗电解槽；按上述步骤循环往复进行，实现对废液中阴离子的富集回收。

2.根据权利要求1所述的光助电控离子交换工艺，其特征在于：采用的离子交换装置为箱体结构，由电解液槽以及分居其上下两侧的光电功能膜材料电极和对电极组成，电解槽上下端分别设有进液口和出液口，电解液槽外部设有电源，光电功能膜材料电极和对电极与电源连接。

3.根据权利要求1所述的光助电控离子交换工艺，其特征在于：光电功能膜材料电极由导电玻璃基体和具有光催化性能和对阴离子选择吸附性能的电活性膜材料组成，且所述的光电功能膜材料为卤氧铋、钒酸铋、硫化钼或其复合物中的一种。

4.根据权利要求1所述的光助电控离子交换工艺，其特征在于：对电极由具有电催化析氢析氧的电活性材料组成，且所述的电活性材料为过渡金属氧化物、过渡金属磷化物、过渡金属硫化物或其复合物中的一种。

5.根据权利要求1所述的光助电控离子交换工艺，其特征在于：在吸附时，首先打开石英光窗，对光电功能膜材料电极进行光照，光照时间为10 min ~ 1.0 h；光照强度为10 mWcm^-2 ~100 mW cm^-2，使之发生价带电子跃迁至导带中，并产生带正电的空穴，然后接通外电路，并施加氧化电位0 ~ 2.0 V，膜材料电极中光生电子会发生定向迁移到对电极，使膜电极表面空穴富余，促使目标阴离子被快速选择吸附到膜材料中，对电极发生一定的析氢反应；

待吸附饱和后，关闭石英光窗，在膜电极上施加还原电位-2.0 ~ 0 V，膜电极上电活性材料发生还原反应，为保持膜的电中性，被吸附的阴离子脱附释放到相应的盐溶液中，从而实现了膜材料的再生，同时对电极会伴随析氧反应。

6.一种采用权利要求1~5任一项所述的光助电控离子交换工艺处理低浓度废水中阴离子的方法，其特征在于：用于废水处理时包含以下过程：在电解槽中注入浓度为10 ~ 50 mgL^-1的含阴离子型废水，打开石英光窗，光照光电功能膜材料电极10 min ~ 1.0 h，并向该电极施加氧化电位0 ~2.0 V，实现废液中目标阴离子的吸附；同时，收集对电极析出的氢气；待膜电极吸附饱和后，断开电源连接，排出处理液；注入相应盐溶液，关闭石英光窗，向光电功能膜材料电极施加还原电位-2.0 ~ 0 V，实现阴离子脱附，同时，收集对电极析出的氧气；待脱附完成后，断开电源连接，排出盐溶液；注入清洗液，清洗电解槽；按上述步骤循环往复进行，实现对废液中目标阴离子的富集回收。

7.根据权利要求6所述的处理低浓度废水中阴离子的方法，其特征在于：所述阴离子型废水包括Cl^-、ClO₄^-、F^-、PO₄^3-阴离子中的一种。