一種協同降解含氮廢水的電化學反應器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種協同降解含氮廢水的電化學反應器，其包括用于還原硝酸根廢水的陰極區，用于產生活性氧化物的陽極區，用于區分陰陽極的離子交換膜以及反應器殼體。其中，用于還原硝酸根廢水的陰極區包括負載銅鋅涂層的鈦基陰極板，陰極進水管，陰極布水板，陰極出水管；用于產生活性氧化物的陽極區包括負載釕銥氧化活性層的形穩陽極(DSA)，陽極進水管，陽極布水板，陽極出水管。該協同降解含氮廢水的電化學反應器組裝快捷，操作簡單；采用新型負載銅鋅涂層的鈦基陰極板，大大提高了硝酸根的降解活性；利用陰陽極協同降解特性，可實現含氮廢水的高效無害化處理。
【專利說明】
一種協同降解含氮廢水的電化學反應器
技術領域
[0001]本實用新型涉及廢水處理領域，尤其是涉及一種協同降解含氮廢水的電化學反應器。
【背景技術】
[0002]目前由于水體中的氨氮和硝態氮不僅對水生生態系統有潛在危害(造成水體富營養化和魚類的血氨中毒)而且還會威脅人類的健康(引發嬰兒高血紅蛋白癥或藍嬰并發癥以及誘發成年人患相關癌病)，含氮廢水的處理已經被視為全球面臨的環境問題。
[0003]水體中含氮廢水的處理方法主要有生物法和物化法兩大類。生物法雖然具有較低脫氮成本的優勢，但仍然存在需要持續監測，低反應效率以及副產物較多的缺陷。然而對于水體脫氮物化法及其工藝，有膜濾法、離子交換、電化學脫氮等，其中電化學脫氮，由于其脫氮效率快，脫氮效果好，沒有二次污染，因而得到了較多研究者的關注。然而，電化學脫氮方法能耗大，成本高的缺陷卻制約了其在廢水處理中的發展以及實際應用的可能性，為了降低其能耗，研究者開始改進電化學脫氮技術。因此，需要研究一種新的技術方案來解決上述問題。
【發明內容】
[0004]針對現有處理含氮有機廢水所采用的電化學脫氮技術存在成本高，脫氮效果不理想的問題，本實用新型提供一種能協同降解含氮廢水的電化學反應器。
[0005]為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案:其特征在于:包括用于還原硝酸根廢水的陰極區，用于產生活性氧化物的陽極區，用于區分陰陽極的離子交換膜以及反應器殼體，其中，用于還原硝酸根廢水的陰極區包括負載銅鋅涂層的鈦基陰極板，陰極進水管，陰極布水板，陰極出水管；用于產生活性氧化物的陽極區包括負載釕銥氧化活性層的DSA陽極板，陽極進水管，陽極布水板，陽極出水管。
[0006]鈦基陰極板負載的銅鋅涂層，其組成質量比為Cu:Zn = 5:1 ;DSA陽極板為Ti/RuO2-1rO2電極。所述陰陽極極板均設有伸出反應器上端的正負極導電金屬片并預留有外接導線的穿孔。
[0007]陰極室與陽極室內均不設填料，區分陰極室和陽極室的離子交換膜為只允許陽離子自由通過的陽離子交換膜。陰極室容積與陽極室容積比大于2:1。
[0008]含氮廢水由陰極進水管流入陰極室，經過布水板陰極反應區，硝酸根在陰極被還原為氮氣溢出到空氣中，少量氨氮等副產物經過離子交換膜擴散到陽極室，利用陽極室內的次氯酸根等活性氧化物將其氧化為氮氣，實現陰陽極的協同作用。
[0009]本實用新型的有益效果為:(I)利用離子交換膜對陰陽極室進行隔離，陰、陽極室分別設有獨立的進出水系統，減弱了陰陽極之間相互干擾，提高了陰極區還原硝酸根的能力，也利于陽極區活性氧化物的生成，提高了陰陽極的協同效率。(2)反應器中負載銅鋅涂層的鈦基陰極板，對硝酸根的降解活性高，負載釕銥氧化活性層的DSA陽極板，利于催生活性氧化物，可顯著提高反應器對目標污染物的降解效率。(3)陰極室與陽極室內均不設填料，避免了填料破碎，堵塞等問題的發生。(4)反應器結構簡單，操作方便，便于推廣應用。
【附圖說明】
[00?0]圖1為結構分解不意圖。
[0011]圖2為反應單元示意圖。
[0012]圖中:1.陰極室，2.陽極室，3.離子交換膜，4.負載銅鋅涂層的鈦基陰極板，5.負載釕銥氧化活性層的DSA陽極板，6.反應器殼體，11.陰極出水管，12.陰極進水管，13.陰極布水板，21.陽極出水管，22.陽極布水板，23.陽極出水管。
【具體實施方式】
[0013]為了便于理解本實用新型，下面將參照相關附圖對本實用新型進行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的較佳實施例。但本實用新型可以以許多不同的形式來實現，并不限于本文所描述的實施例。反之，這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內容的理解更加透徹全面。
[0014]實例:如圖1所示，一種協同降解含氮廢水的電化學反應器，其特征在于:包括陰極區I，陽極區2，用于區分陰陽極的離子交換膜3以及反應器殼體6。其中，陰極區用于還原硝酸根廢水，其包括負載銅鋅涂層的鈦基陰極板4，陰極進水管12，陰極布水板13，陰極出水管11;陽極區用于產生活性氧化物，其包括負載釕銥氧化活性層的DSA陽極板5，陽極進水管22，陽極布水板23，陽極出水管21。
[0015]如圖2，大致含氮廢水處理過程如下:配置NaCl溶液，利用蠕動栗將NaCl溶液從陽極進水管22流入陽極室2，再從陽極出水管21流回NaCl溶液池，在接通電流的情況下，負載釕銥氧化活性層的DSA陽極板5將Cl—氧化為Cl2，Cl2進一步水解為具有高氧化活性的C10—，從而使陽極區形成一個能迅速氧化氨氮的氧化分解槽;將含氮廢水利用蠕動栗從陰極進水管12流入，含氮廢水中N03—以及NO〗—在負載銅鋅涂層的鈦基陰極板4的作用下被還原為N2，同時會有伴生副產物NH4+的生成;含氮廢水中的NH4+在濃度擴散作用下，穿過陽離子交換膜3到達陽極室I，迅速被陽極室I內活性氧化物氧化分解為犯。在陰陽極的協同作用下，水體中的Ν03—，Ν02—以及NH4+均以氮氣的形式從水體中溢出，從而實現陰陽極的協同降解作用。
【主權項】
1.一種協同降解含氮廢水的電化學反應器，其特征在于:包括用于還原硝酸根廢水的陰極區，用于產生活性氧化物的陽極區，用于區分陰陽極的離子交換膜以及反應器殼體，其中，用于還原硝酸根廢水的陰極區包括負載銅鋅涂層的鈦基陰極板，陰極進水管，陰極布水板，陰極出水管；用于產生活性氧化物的陽極區包括負載釕銥氧化活性層的DSA陽極板，陽極進水管，陽極布水板，陽極出水管。2.根據權利要求1所述的一種協同降解含氮廢水的電化學反應器，其特征在于:鈦基陰極板負載的銅鋅涂層，其組成質量比為Cu:Zn = 5:l;DSA陽極板為Ti/Ru02-1r02電極。3.根據權利要求1所述的一種協同降解含氮廢水的電化學反應器，其特征在于:所述陰陽極極板均設有伸出反應器上端的正負極導電金屬片并預留有外接導線的穿孔。4.根據權利要求1所述的一種協同降解含氮廢水的電化學反應器，其特征在于:陰極室與陽極室內均不設填料，區分陰極室和陽極室的離子交換膜為只允許陽離子自由通過的陽離子交換膜。5.根據權利要求1所述的一種協同降解含氮廢水的電化學反應器，其特征在于:陰極室容積與陽極室容積比大于2:1。
【文檔編號】C02F101/16GK205472808SQ201620045935
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月19日
【發明人】楊勝翔, 王良杰, 王立章
【申請人】中國礦業大學