[发明专利]一种基于微生物电解池阴极去除地下水中砷酸盐的系统和方法

说明书

本发明“一种基于微生物电解池阴极去除地下水中砷酸盐的系统和方法”涉及饮用水净化技术，所述系统包含阳极室和阴极室的双室电化学体系：其中阳极室(1)以惰性金素的铂片(4)为阳极电极，连接电源正极；其中阴极室(2)以碳纤维刷(3)为阴极电级，连接电源负极；其中碳纤维刷(3)均匀地黏附有富含砷酸盐还原菌和硫酸盐还原菌的混合菌污泥；所述阳极室(1)和所述阴极室(2)之间设置通过质子交换膜(6)隔离连接；所述阴极室(2)的近底部设置设置有入水口(7)用于经其向系统泵入待处理的砷污染饮用水，所述阴极室(2)的近顶部位置有出水口(8)用于排出处理后的水。可以有效地去除地下水中的砷酸盐，去除率高且不用添加化学修复剂，不会产生二次污染。

技术领域

本发明涉及环保技术，特别是一种基于微生物电解池阴极去除地下水砷酸盐的系统和方法。

背景技术

砷(As)是地下水中普遍存在的一种高毒性类金属元素。含As矿物的自然风化和人类活动导致地下水遭受严重的As污染；地下水是最大的饮用水源头，因而饮用水As污染被认为是膳食中无机As的主要来源。砷化合物对人身体的伤害非常大，它对身体各个系统都会造成严重损伤，长期饮用水砷超标的饮用水，可能引起皮肤癌、肺癌、膀胱癌和肝癌等疾病，可能与长期摄入无机砷有关的其他不良健康影响包括发育影响、神经毒性、糖尿病，肺部疾病和心血管疾病等。

砷会随氧化还原条件不同而变换形态，导致现有常用的过滤技术并不能有效去除砷，目前净化砷超标饮用水仍然是很多国家或地区正在面临的难题。

现有报道中，防治As污染的方法有化学沉淀、絮凝、吸附、离子交换以及膜过滤等，这些方法各有不足，需要加入额外的试剂比如化学修复剂或催化剂，不仅仅成本较高，而且向水体中加入的处理试剂可能会产生二次污染影响饮用水水质，因此，亟待开发更多环境友好且能有效去除地下水中As污染的技术。

发明内容

本发明的目的是针对日益严重的地下水砷污染，提供一种基于于微生物电解池阴极有效地去除地下水砷酸盐污染的方法，其简单易行，砷去除效率高，同时无须添加化学修复剂，因此不会产生二次污染，是一种高效环境友好的砷污染处理技术。

本发明提供的技术方案具如下：

一种基于微生物电解池阴极去除地下水中砷酸盐的系统，其特征在于：

包含阳极室和阴极室的双室电化学体系：

其中阳极室(1)以惰性金素的铂片(4)为阳极电极，连接电源正极；其中阴极室(2)以碳纤维刷(3)为阴极电级，连接电源负极；

所述阳极室(1)和所述阴极室(2)之间设置有通孔，通孔上安装有质子交换膜(6)对所述阳极室(1)和所述阴极室(2)进行隔离连接；

所述阴极室(2)的近底部设置有入水口(7)用于经其向系统泵入待处理的砷污染饮用水，所述阴极室(2)的近顶部位置有出水口(8)用于排出处理后的水。

优选地，所述阳极室(1)和所述阴极室(2)还设置有pH计；

所述碳纤维刷的柄端固定在阴极室顶盖上，其余部分悬垂在阴极室内；

所述碳纤维刷采用3k碳纤维制成，碳纤维宽度为1mm左右；碳纤维刷为圆柱形，其直径与所述阴极室的内径比为9～13:16底端与反应器底端距离留有2-5cm的空隙。

优选地，所述碳纤维刷的直径与所述阴极室的内径比为13:16。

优选地，所述通孔的直径与阴极室的直径之比为0.8～1.2:2。

优选地，所述通孔的直径与阴极室的直径之比为1:2。

本发明的另一方面，提供一种基于微生物电解池阴极去除地下水中砷酸盐的方法，其特征在于，采用上述任一系统，