[发明专利]一种三维电化学装置和利用三维电极处理工业废水的方法

说明书

本发明公开了一种三维电化学装置和利用三维电极处理工业废水的方法，涉及废水处理技术领域。该三维电化学装置包括电解槽、阳极、阴极以及钢渣，阳极和阴极分别插设于电解槽内，钢渣填充于阴极和阳极之间且分别与阴极和阳极接触，阳极和阴极并联；阴极为钌铱电极。该三维电化学装置不但增加了对COD、总氮等的降解效率，同时减少了反应时间，大幅度降低反应成本，并且可以有效的实现工业钢渣的废物利用。此外，本申请提供的方法包括：将工业废水注入上述三维电化学装置的所述电解槽内，通电进行处理。该方法处理方式简单，能够有效促进COD等物质的降解。

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体而言，涉及一种三维电化学装置和利用三维电极处理工业废水的方法。

背景技术

随着经济和城镇化的快速发展，在人们生活水平不断提高的同时，环境也遭到了破坏。如今，全球正面临着两大不容忽视的水问题：水资源短缺与水环境污染。这与我们人类的发展息息相关。保护水环境不受污染是当前人类广泛关注的社会问题。随着现代工业的发展，工业废水的排放造成了地表水环境的污染，工业废水的产生对水资源造成了严重的威胁，特别是直接排入水中对生物体产生的毒性非常大，对整个生态环境平衡和人体健康造成严重威胁。

电化学法作为一种环境友好型技术，在环境污染治理等方面越来越受人们的重视。虽然电化学技术在我国污水处理方面起步较晚，但发展较为迅速。目前，电化学在污水中的应用大体可以分为电化学阳极催化氧化、电化学阴极还原、电絮凝、电芬顿、电迁移、电渗析、电吸附，电磁化技术等，大多数学者认为电化学法降解污染物的一个重要原因是电解过程中产生了具有强氧化性作用的羟基自由基。污水中的吸附氧能够较容易地被还原为H₂O₂，进而分解为·OH。因此，换言之，·OH的存在促使了COD等物质的降解。

电解过程产生的·OH可以无选择地直接与废水中的有机污染物反应，电子转移只在电极及废水组份间进行，不需要额外添加氧化剂，最终降解为二氧化碳、水或简单有机物，没有或很少产生二次污染；能量效率高，反应条件温和，一般在常温常压下即可进行；反应器设备占地面积小、操作简单；既可单独处理，又可与其它处理相结合，所以很灵活；可以提高废水的可生物降解性；兼具气浮絮凝、消毒等作用，可以通过去除水中悬浮物；选用特殊电极来达到杀菌的效果。因此，在环境质量要求比较高、处理水量较小的地区，电化学水处理技术是最佳的选择。

如今的发展趋势是，从二维电极逐渐趋向三维电极的研究。相似于电催化氧化作用机理，三维电极法可分为直接氧化、间接氧化以及填料表面的电吸附催化氧化。三维电极因其电流效率高及时空产率高而备受关注，然而其复杂程度远远高于二维系统，因此有待进一步研究。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种三维电化学装置，其可作为工业废水的处理设备，显著降低工业废水中的COD、总氮等物质，成本低，更加经济高效。

本发明的第二目的在于提供一种利用三维电极处理工业废水的方法，其可显著降低工业废水中的COD、总氮等物质。

本发明是这样实现的：

第一方面，实施例提供一种三维电化学装置，其包括电解槽、阳极、阴极以及钢渣，所述阳极和所述阴极分别插设于所述电解槽内，所述钢渣填充于所述阴极和所述阳极之间且分别与所述阴极和所述阳极接触，所述阳极和所述阴极并联；所述阴极为钌铱电极。

在可选的实施方式中，所述阳极和所述阴极相对设置且两者的表面积均为8-12cm×0.5-1.5cm；所述阳极和所述阴极的插入所述电解槽内液面下的面积为所述阳极和所述阴极总的表面积的70-80％；

优选地，所述阳极和所述阴极之间的间距为15-20cm。

在可选的实施方式中，所述阳极为碳基电极、金属电极，金属复合负载电极或陶瓷电极；