[发明专利]一种阴极产生过氧化氢同时阳极处理有机废水的电化学装置和方法有效

专利信息
申请号: 201910666892.1 申请日: 2019-07-23
公开(公告)号: CN110306203B 公开(公告)日: 2021-08-06
发明(设计)人: 孙绍晖;王少杰;陈强;蒋苏毓;高健;孙培勤;韩一帆 申请(专利权)人: 郑州大学
主分类号: C25B1/30 分类号: C25B1/30;C25B9/19;C25B11/032;C25B9/67;C25B11/052;C25B11/091;C25B11/061;C02F1/461
代理公司: 郑州联科专利事务所(普通合伙) 41104 代理人: 杨海霞
地址: 450001 河南*** 国省代码: 河南;41
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摘要:
搜索关键词: 一种 阴极 产生 过氧化氢 同时 阳极 处理 有机 废水 电化学 装置 方法
【权利要求书】:

1.一种阴极产生过氧化氢同时阳极处理有机废水的电化学装置,其特征在于:包括密闭的电解槽、电源、气体扩散阴极、阳极、循环冷却装置和氧气钢瓶;

所述气体扩散阴极和阳极与电源连接,所述电解槽内设有沿竖直方向延伸的离子交换膜,且离子交换膜将电解槽分隔为阳极室和阴极区域,阳极位于阳极室,气体扩散阴极位于阴极区域且气体扩散阴极将阴极区域分隔为阴极室和气室,阴极室靠近离子交换膜,气室远离离子交换膜,阳极室和阴极室顶部设有开口;

所述循环冷却装置包括通过管路顺次连接的冷凝器和循环泵,循环冷却装置的管路两端分别与阴极室相连通,氧气钢瓶通过管路与气室相连通;

所述气体扩散阴极经下述步骤制备获得:

⑴支撑体骨架预处理:将支撑体骨架进行清洁和疏水预处理;

⑵制备石墨+炭黑/聚四氟乙烯膏状物:将洁净的石墨粉与导电炭黑、造孔剂混匀,得到混合粉末;将混合粉末均匀分散于乙醇中,然后加入聚四氟乙烯乳液并混合均匀,挥发乙醇,即得石墨+炭黑/聚四氟乙烯膏状物;所述的造孔剂为过60-200目筛的NH4HCO3颗粒,NH4HCO3与导电炭黑、石墨粉两者质量之和的质量比为1:6;

⑶制备气体扩散阴极:将步骤⑵得到的石墨+炭黑/聚四氟乙烯膏状物均匀涂覆在步骤⑴得到的支撑体骨架上,压制得到初步气体扩散阴极;将初步气体扩散阴极于250-400℃煅烧45-75min,即得到气体扩散阴极。

2.根据权利要求1所述阴极产生过氧化氢同时阳极处理有机废水的电化学装置,其特征在于:所述氧气钢瓶所在管路上设有减压阀。

3.根据权利要求1所述阴极产生过氧化氢同时阳极处理有机废水的电化学装置,其特征在于:所述的阳极为碳电极、铂碳电极或金属电极。

4.根据权利要求3所述阴极产生过氧化氢同时阳极处理有机废水的电化学装置,其特征在于:所述的金属电极包含Pt、Pd、Ru、Rh、Fe、Co、Ni、Mn和Mo中的一种或两种以上制成的电极。

5.根据权利要求1所述阴极产生过氧化氢同时阳极处理有机废水的电化学装置,其特征在于:所述的离子交换膜为Nafion系列膜。

6.根据权利要求1所述阴极产生过氧化氢同时阳极处理有机废水的电化学装置,其特征在于:所述电源为直流稳压电源,电压可调范围0-30V,电流可调范围0-5A。

7.采用权利要求1至6任一项所述装置进行阴极产生过氧化氢同时阳极处理有机废水的电化学方法,其特征在于:向阴极室加入0-1mol/L的Na2SO4溶液并调节pH为0.1-4,作为阴极电解液;向阳极室加入有机废水和0-1mol/L的Na2SO4溶液并调节pH为0.1-4,作为阳极电解液;在电流0.35-2.1A,氧气流量10-60ml/min,循环泵流量10-40ml/min的条件下进行反应;氧气透过气体扩散阴极扩散到阴极表面,发生氧还原反应,原位制备过氧化氢;阳极发生析氧反应,利用阳极氧化环境直接氧化有机废水中的有机物。

8.如权利要求7所述进行阴极产生过氧化氢同时阳极处理有机废水的电化学方法,其特征在于:所述有机废水为浓度400-600mg/L的亚甲基蓝溶液或罗丹明B溶液。

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