[发明专利]一种高盐废水中资源回收流动式光电化学系统和方法

说明书

一种高盐废水中资源回收流动式光电化学体系。本发明提供了一种利用高盐废水产电同步有机物降解、重金属回收的流动式光电化学体系及其应用方法，该光电化学体系包括光电化学反应器和水循环系统，所述光电化学反应器包括光阳极、金属阴极、外电路和水冷循环系统，该光电化学体系无需外能量输入，只需在可见光激发下实现产电，同时具有有机物降解同步重金属回收的性能，并且在高盐环境下可实现长期稳定运行。

技术领域

本发明属于废水资源化技术领域，涉及一种可见光驱动流动式光电化学（FPEC）体系及其降解高盐废水中有机物、回收重金属和电能的方法和应用。

背景技术

经济与资源间的不均衡发展，导致资源化技术备受关注。废水中含有丰富的有机物和金属离子，是一种潜在资源。废水资源化过程是伴随着能源消耗的。太阳能作为一种绿色能源，可以持续转化成废水资源化的驱动力。然而，受到光电转化效率低、机制不清等因素的限制，导致光驱动废水资源化技术受到限制。

高盐废水的处理一直是水处理领域的难点。电化学处理技术广泛用于高盐、高有机废水的处理。但是以氯离子为主的无机离子易破坏金属电极表面膜层结构，导致电极稳定性降低、出水水质变差、吨废水处理成本增加。膜层结构的破坏主要是由于金属电极与腐蚀介质界面上发生电子传递。在光电化学体系中，光照条件下，光阳极表面可以产生光生电子和空穴，光电化学体系结构可以促进光生电子在光阳极和阴极间的迁移，提高光生电子定向转移能力和综合利用效率，保证阴极稳定性。电子在外电路定向传递过程中，可以有效收集电能，进行二次利用。此外，光阳极表面产生的光生电子可用于溶液中重金属离子的还原和回收。同时光阳极表面产生的空穴可促进高活性自由基的产生，促进共存有机物的降解。因此，构建基于光电化学体系的废水资源化回收技术具有重要的研究价值。

本发明在光电化学体系基础上构建FPEC体系，提高光电化学体系连续运行的能力，实现在高盐废水环境中持续降解有机物、回收电能和重金属的目的，为光驱动废水资源化技术提供理论参考和技术支撑。

发明内容

基于上述技术背景，本发明人进行了锐意进取，提供了一种用于高盐废水处理的具有资源回收功能的流动式光电化学体系，该光电化学体系包括光电化学反应器和水循环系统，所述光电化学反应器包括光阳极、金属阴极、外电路和水冷循环系统，本发明所述光电化学体系无需外能量输入，只需在可见光激发下实现产电，并具有有机物降解和重金属回收的特性，同时本发明引入光生阴极保护理念，有效提高了其在高盐环境下的稳定性，且可实现较高的产电量和具有长期运行的稳定性。

本发明的第一方面在于提供一种高盐废水中具有资源回收功能的流动式光电化学体系，该光电化学体系包括：光电化学反应器和水循环系统，所述光电化学反应器包括光阳极、金属阴极、外电路和水冷循环系统。

本发明的第二方面在于提供一种根据本发明第一方面所述的具有资源回收功能的流动式光电化学体系用于废水处理的用途。

本发明的第三方面在于提供一种利用本发明第一方面所述的具有资源回收功能的流动式光电化学体系进行废水处理和电能回收的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1、将待处理废水置于光电化学体系中；

步骤2、设置处理条件进行处理。

本发明提供的高盐废水中资源回收流动式光电化学体系具有以下优势：

（1）本发明所述在高盐废水中具有资源回收功能的流动式光电化学体系无需外能量输入，只需在可见光的驱动下，实现太阳能向电能的转化；

（2）本发明所述的高盐废水中具有资源回收功能的流动式光电化学体系稳定性强，成本较低，出水水质较好；

（3）本发明所述的在高盐废水中具有资源回收功能的流动式光电化学体系对废水的处理效果优异，在提高有机物降解效率的同时实现金属回收，且有较强的产电能力和长期稳定运行的能力。

附图说明