一種實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀及處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀及處理方法。該處理儀包括儲(chǔ)液罐、循環(huán)泵、電化學(xué)反應(yīng)池和光催化反應(yīng)池，它們依次通過(guò)管道相連，且光催化反應(yīng)池與儲(chǔ)液罐間也通過(guò)管道相連。其特點(diǎn)是所述電化學(xué)反應(yīng)池的陰、陽(yáng)電極采用相同的材質(zhì)制成。利用該處理儀對(duì)實(shí)驗(yàn)室高危廢水進(jìn)行處理，能夠在將電化學(xué)降解與光催化氧化技術(shù)相結(jié)合的同時(shí)，在電化學(xué)反應(yīng)池中還能夠?qū)崿F(xiàn)陰、陽(yáng)電極間的倒極反應(yīng)，從而去除陰極表面的結(jié)垢，提高電極反應(yīng)效率和水處理效果。
【專利說(shuō)明】一種實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀及處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種水處理技術(shù)，具體說(shuō)是針對(duì)多成分、高濃度、高毒性的實(shí)驗(yàn)室高危 廢水進(jìn)行處理的處理儀和處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)近年來(lái)的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及對(duì)各類生產(chǎn)及產(chǎn)品的監(jiān)管和檢測(cè)力度的 加強(qiáng)，各類研發(fā)型實(shí)驗(yàn)室和檢測(cè)型實(shí)驗(yàn)室如雨后春筍般地冒出，導(dǎo)致各種實(shí)驗(yàn)室廢水急增。 實(shí)驗(yàn)室廢水主要產(chǎn)生于各種研發(fā)實(shí)驗(yàn)、檢驗(yàn)檢測(cè)的過(guò)程，因其自身的特殊性質(zhì)，比如排放量 少，間斷性強(qiáng)，高毒性高危害，成分復(fù)雜多變等，致使實(shí)驗(yàn)室廢水的處理極為困難。目前的現(xiàn) 實(shí)是許多實(shí)驗(yàn)室廢水未經(jīng)處理就直接被排放，成為嚴(yán)重的水資源污染源。
[0003] 不同工作性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室廢水中所含污染物的成分是不同的，一般可分為無(wú)機(jī)廢水 和有機(jī)廢水兩大類。實(shí)驗(yàn)室無(wú)機(jī)廢水主要含有重金屬、重金屬絡(luò)合物、酸堿、氰化物、硫化 物、鹵素離子以及其他無(wú)機(jī)離子等。實(shí)驗(yàn)室有機(jī)廢水含有常用的有機(jī)溶劑、有機(jī)酸、醚類、多 氯聯(lián)苯、有機(jī)磷化合物、石油類、油脂類、酚類、酮等物質(zhì)，相比而言，有機(jī)廢水比無(wú)機(jī)廢水的 毒性更高，污染的范圍更廣，帶來(lái)的危害更嚴(yán)重?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水根據(jù)其濃度的不同，又可 分為低濃度廢水和高濃度廢水。實(shí)驗(yàn)室高濃度廢水主要來(lái)源于標(biāo)簽脫落后的不明潮解試 齊U，失效的液態(tài)試劑（如有機(jī)溶劑廢液等），科研和實(shí)驗(yàn)中的液態(tài)實(shí)驗(yàn)廢棄產(chǎn)物或副產(chǎn)品 (樣品分析殘液、液體產(chǎn)品和副產(chǎn)品等），劇毒藥物實(shí)驗(yàn)后的洗滌液等。綜合上述對(duì)實(shí)驗(yàn)室 廢水的兩種分類，顯而易見(jiàn)，高濃度、高毒性(有機(jī)）的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水，尤其是難分解有機(jī) 成分的危害度是最高的，很難想象如此的高濃度、高毒性實(shí)驗(yàn)室廢水如果不經(jīng)徹底處理就 排放對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的危害程度。
[0004] 現(xiàn)行的實(shí)驗(yàn)室廢水的處理方法主要包括生物法和物化法。生物法對(duì)于高濃度、高 毒性、間斷性強(qiáng)、且成分復(fù)雜多變的實(shí)驗(yàn)室査機(jī)廢水的處理效果不佳，原因是生物法的主要 工作要素一活性污泥容易受毒性有機(jī)物的污染而死亡，難以操控。而物化法，包括吸附、 混凝、膜分離等技術(shù)在內(nèi)，是將實(shí)驗(yàn)室有機(jī)廢水中的有機(jī)溶劑等回收后，再利用化學(xué)方法進(jìn) 行處理。物化法雖然能通過(guò)對(duì)化學(xué)藥品的回收、再利用來(lái)減小對(duì)環(huán)境的污染，但此法需要特 殊設(shè)備，投資大，工藝復(fù)雜，而且運(yùn)作成本高。更重要的是，物化法不適用于無(wú)法回收的高毒 性有機(jī)廢液的處理。因此，此類廢液一般實(shí)行集中焚燒處理，不僅能耗高，更有造成污染大 氣的潛在次生危害。
[0005] 中國(guó)發(fā)明專利ZL200810103616. 6公開(kāi)了一種電化學(xué)降解與光催化氧化技術(shù)聯(lián)用 的廢水處理方法及裝置。該發(fā)明的技術(shù)方案中涉及到的裝置有儲(chǔ)液罐、離心泵、恒溫部件、 陽(yáng)極、陰極、恒流電源及光催化反應(yīng)池；儲(chǔ)液罐通過(guò)管道與離心泵的進(jìn)液口連接，離心泵的 出液口通過(guò)管道與恒溫部件的進(jìn)液口連接，恒溫部件的出液口通過(guò)管道與帶有摻硼金剛石 薄膜電極為陽(yáng)極、不銹鋼電極為陰極構(gòu)成的流動(dòng)式電解槽連接，流動(dòng)式電解槽的出液口通 過(guò)管道與帶有紫外燈的光催化反應(yīng)器的進(jìn)液口連接，光催化反應(yīng)器的出液口連接有通入儲(chǔ) 液罐的管道；所述陽(yáng)極、陰極分別與恒流電源的正、負(fù)極連接。該裝置是利用離心泵將儲(chǔ)液 罐中的廢水抽出，使之依次經(jīng)過(guò)恒溫部件、流動(dòng)式電解槽和光催化反應(yīng)器后，再回到儲(chǔ)液罐 中。在恒電流模式下，含有有機(jī)污染物的廢水在流動(dòng)式電解槽的陽(yáng)極發(fā)生電催化氧化反應(yīng)， 進(jìn)行電化學(xué)降解；電解出水進(jìn)入裝有光催化劑的光催化反應(yīng)器中，在紫外燈作用下廢水中 的有機(jī)污染物發(fā)生光催化氧化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的降解；同時(shí)電催化氧化反應(yīng)的析氧副反應(yīng) 所產(chǎn)生的氧氣是光催化氧化反應(yīng)時(shí)的光生電子的捕獲劑，可提高光催化光生電子和空穴的 分離效率，從而實(shí)現(xiàn)電化學(xué)降解與光催化技術(shù)聯(lián)用的對(duì)廢水處理的協(xié)同作用。
[0006] 但是，由于該裝置中，流動(dòng)式電解槽陽(yáng)極為摻硼金剛石薄膜電極、陰極為不銹鋼電 極，因此該電解槽工作時(shí)無(wú)法使用交流電，只能使用恒流電源，這樣會(huì)降低電流效應(yīng)的使用 率，增加設(shè)備的運(yùn)行成本。同時(shí)，廢水中的有機(jī)污染物在陽(yáng)極發(fā)生電催化氧化反應(yīng)，廢水或 電解質(zhì)溶液中含有如銅離子、鐵離子或錳離子等金屬陽(yáng)離子時(shí)，這些金屬陽(yáng)離子會(huì)在陰極 表面發(fā)生沉積，產(chǎn)生銅、鐵等金屬、或氫氧化錳等結(jié)垢，覆蓋于陰極表面，使得電催化氧化反 應(yīng)的效率大大降低，最終導(dǎo)致水處理效果的下降。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提供一種實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀，采用該處理儀對(duì)實(shí)驗(yàn)室 高危廢水進(jìn)行處理，其電化學(xué)反應(yīng)池可直接連接交流電，能夠提高電流效應(yīng)的使用率，且其 陰極不易產(chǎn)生結(jié)垢，電催化氧化反應(yīng)效率高，可提高水處理的效果。
[0008] 本發(fā)明要解決的另一個(gè)問(wèn)題是提供一種實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理方法，這種處理方法 在將電化學(xué)降解與光催化氧化技術(shù)相結(jié)合的同時(shí)，在電化學(xué)反應(yīng)池中還能夠?qū)崿F(xiàn)陰、陽(yáng)電 極間的倒極反應(yīng)，從而去除陰極表面的結(jié)垢，提高電極反應(yīng)效率和水處理效果。
[0009] 為解決上述問(wèn)題，采取以下技術(shù)方案： 本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀包括儲(chǔ)液罐、循環(huán)泵、電化學(xué)反應(yīng)池和光催化反應(yīng)池。 儲(chǔ)液罐的出液口通過(guò)管道與循環(huán)泵的進(jìn)液口相連，循環(huán)泵的出液口通過(guò)管道與電化學(xué)反應(yīng) 池的進(jìn)液口相連，電化學(xué)反應(yīng)池的出液口通過(guò)管道與光催化反應(yīng)池的進(jìn)液口相連，光催化 反應(yīng)池的出液口通過(guò)管道與儲(chǔ)液罐的進(jìn)液口相連。所述電化學(xué)反應(yīng)池含有陰、陽(yáng)電極，光催 化反應(yīng)池含有紫外光光源。其特點(diǎn)是所述電化學(xué)反應(yīng)池的陰、陽(yáng)電極采用相同的材質(zhì)制成。 [0010] 其中，所述電化學(xué)反應(yīng)池的陰、陽(yáng)電極均為摻硼金剛石電極、不銹鋼電極、石墨電 極、釕鈦氧化物涂層電極或鈦鉛電極。所述光催化反應(yīng)池中有光催化劑載體，該光催化劑載 體表面負(fù)載有光催化劑薄膜。所述光催化劑載體是陶瓷發(fā)泡體、鈦/鎳金屬發(fā)泡體、陶瓷/ 玻璃大顆?；虿ＡЮw維。
[0011] 本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案是所述循環(huán)泵與電化學(xué)反應(yīng)池間的管道上設(shè)置有前過(guò) 濾池。該前過(guò)濾池可去除原始廢水溶液中的大顆粒物質(zhì)，保護(hù)后續(xù)單元電化學(xué)反應(yīng)池的電 極不受損傷。
[0012] 本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案是所述光催化反應(yīng)池與儲(chǔ)液罐間的管道上設(shè)置有混床 式離子交換過(guò)濾器，該混床式離子交換過(guò)濾器的填料為大孔弱酸丙烯酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂和丙 烯酸強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂的混合物。該混床式離子交換過(guò)濾器中的填料能夠同時(shí)去除處 理水中的電解質(zhì)成分、離子降解產(chǎn)物以及氮、磷和氨氮等成分。
[0013] 本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案是所述儲(chǔ)液罐進(jìn)液口對(duì)應(yīng)的管道上安裝有流量調(diào)節(jié)閥。 該流量調(diào)節(jié)閥可用于控制管道內(nèi)液體的流動(dòng)速度、各反應(yīng)池中溶液的滯留時(shí)間，以應(yīng)對(duì)不 同廢水溶液的處理需求，提高廢水處理效果。
[0014] 本發(fā)明的更進(jìn)一步改進(jìn)方案是還包括可編程邏輯控制系統(tǒng)，所述循環(huán)泵、電化學(xué) 反應(yīng)池、光催化反應(yīng)池均與該可編程邏輯控制系統(tǒng)呈電連接，或者所述循環(huán)泵、前過(guò)濾池、 電化學(xué)反應(yīng)池、光催化反應(yīng)池均與該可編程邏輯控制系統(tǒng)呈電連接，或者所述循環(huán)泵、電化 學(xué)反應(yīng)池、光催化反應(yīng)池、流量調(diào)節(jié)閥均與該可編程邏輯控制系統(tǒng)呈電連接。由可編程邏輯 控制系統(tǒng)、循環(huán)泵和流量調(diào)節(jié)閥所構(gòu)成的智能化控制流程，以上述電化學(xué)反應(yīng)池、光催化反 應(yīng)池和混床式離子交換過(guò)濾器為基本受控單元，根據(jù)不同廢水的成分及濃度，通過(guò)有效特 定輸出參數(shù)的設(shè)定，對(duì)水處理儀的電壓、處理時(shí)間和流速等進(jìn)行全自動(dòng)化控制，以提高水處 理儀的實(shí)際處理效率。
[0015] 本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理方法的特點(diǎn)是包括以下步驟： 首先，利用循環(huán)泵將儲(chǔ)液罐中的高危廢水抽至前過(guò)濾池中，將高危廢水中的大顆粒物 質(zhì)去除； 然后，將經(jīng)過(guò)過(guò)濾的廢水引入電化學(xué)反應(yīng)池進(jìn)行電化學(xué)降解，該電化學(xué)反應(yīng)池中的陰 極、陽(yáng)極均采用摻硼金剛石制成，且陰、陽(yáng)電極間的極間距為l~3cm ;該陰、陽(yáng)電極可直接連 接交流電；反應(yīng)池中廢水內(nèi)的有機(jī)污染物在陽(yáng)極被直接氧化，或者被電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧 化還原物質(zhì)間接氧化，或者在陰極得到還原脫鹵，使廢水中的高毒有機(jī)物轉(zhuǎn)化成低毒性物 質(zhì)； 之后，將經(jīng)過(guò)電化學(xué)降解的廢水引入光催化反應(yīng)池，在紫外光的照射下，利用負(fù)載在載 體上的光催化劑，對(duì)高危廢水中的低濃度、難降解高毒小分子化合物進(jìn)行氧化還原分解，使 其轉(zhuǎn)化成無(wú)毒無(wú)害物質(zhì)； 之后，將經(jīng)過(guò)光催化氧化分解的廢水引入混床式離子交換過(guò)濾器中，該混床式離子交 換過(guò)濾器的填料為大孔弱酸丙烯酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂和丙烯酸強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂的混合 物，這種填料能夠同時(shí)去除處理水中的電解質(zhì)成分、離子降解產(chǎn)物以及氮、磷和氨氮等成 分； 最后，將經(jīng)過(guò)上述處理的處理水再次引入到儲(chǔ)液罐中； 以上述流程為一個(gè)循環(huán)，由可編程邏輯控制系統(tǒng)控制儲(chǔ)液罐出口管道上的循環(huán)泵和儲(chǔ) 液罐進(jìn)口管道上的流量調(diào)節(jié)閥，對(duì)高危廢水進(jìn)行連續(xù)的循環(huán)處理，最終使處理水的綜合水 質(zhì)達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0016] 其中，所述光催化反應(yīng)池中的光催化劑是通過(guò)以下方法負(fù)載在載體上： 首先，將二氧化鈦、二氧化硅、氧化鋅或氧化鋁制成的光催化劑納米粉末溶解于含成 膜助劑1-3%、分散劑0. 5-1. 0%和消泡劑0. 1-0. 4%的乙醇水溶液中，配制成固相含量為 10-18%的光催化劑懸浮液； 然后，將陶瓷發(fā)泡體、鈦/鎳金屬發(fā)泡體、陶瓷/玻璃大顆?；虿ＡЮw維制成的光催化 劑載體浸泡于光催化劑懸浮液中，施以超聲振蕩5-30分鐘，使溶液發(fā)生振蕩混合； 最后，將表面附著光催化劑溶液的光催化劑載體置于200-800度的高溫爐內(nèi)燒結(jié)，待 冷卻后，使用紫外光活化即可。
[0017] 采取上述方案，具有以下優(yōu)點(diǎn)： 由于本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀及處理方法的電化學(xué)反應(yīng)池的陰、陽(yáng)電極電極采 用相同的材質(zhì)制成，因此該電化學(xué)反應(yīng)池工作時(shí)可直接連接交流電源，從而提高電流效應(yīng) 的使用率，降低設(shè)備的運(yùn)行成本。同時(shí)，由于該電化學(xué)反應(yīng)池的陰陽(yáng)電極可直接連接交流電 源，當(dāng)交流電源的電流方向做周期性變換的同時(shí)，陰陽(yáng)電極間也會(huì)進(jìn)行周期性的倒極反應(yīng)， 即上一周期的陽(yáng)極、陰極分別變?yōu)橄乱恢芷诘年帢O、陽(yáng)極，這樣在上一周期內(nèi)通過(guò)電催化氧 化反應(yīng)附著在陰極電極上的結(jié)垢，在進(jìn)入下一周期后，能夠通過(guò)倒極反應(yīng)從已變?yōu)殛?yáng)極的 該電極上剝離下來(lái)，即該電化學(xué)反應(yīng)池在接入交流電后，具備自動(dòng)清除電極結(jié)垢的功能，從 而可大大提高電催化氧化反應(yīng)的效率和水處理的效果。
[0018] 上述方案中，利用懸浮法工藝將納米級(jí)光催化劑粉末高效率地附著在陶瓷發(fā)泡 體，鈦、鎳等金屬發(fā)泡體，陶瓷/玻璃大顆粒、玻璃纖維等基底材上，制作成光催化薄膜高強(qiáng) 度固定化反應(yīng)床，并通過(guò)該自主研發(fā)的光催化納米材料固定化技術(shù)，提升了光催化納米材 料的負(fù)載量和固定化強(qiáng)度，在提高光催化反應(yīng)效率的同時(shí)，以保護(hù)電化學(xué)反應(yīng)池電極的使 用效率和壽命，以提高水處理儀的整體處理效率。
[0019] 另外，通過(guò)開(kāi)發(fā)由可編程邏輯控制系統(tǒng)、循環(huán)泵和流量調(diào)節(jié)閥所構(gòu)成的智能化全 自動(dòng)控制流程，以通過(guò)輸入可控參數(shù)，對(duì)該水處理儀的運(yùn)行時(shí)間、流量進(jìn)行全自動(dòng)控制，保 證水處理儀的處理?xiàng)l件適合各種不同性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室廢水的處理，并保證水處理儀運(yùn)行全程 的安全進(jìn)行。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1是本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀對(duì)甲基橙溶液的處理效果圖； 圖3是本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀對(duì)硝基苯胺溶液的處理效果圖； 圖4是本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀對(duì)生物實(shí)驗(yàn)室廢水的處理效果圖； 圖5是本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室有機(jī)廢水的處理效果圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0022] 如圖1所示，本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀包括儲(chǔ)液罐1、循環(huán)泵7、前過(guò)濾池2、 電化學(xué)反應(yīng)池3、光催化反應(yīng)池5和混床式離子交換過(guò)濾器6。儲(chǔ)液罐1的出液口通過(guò)管道 與循環(huán)泵7的進(jìn)液口相連，循環(huán)泵7的出液口通過(guò)管道與前過(guò)濾池2的進(jìn)液口相連，前過(guò)濾 池2的出液口通過(guò)管道與電化學(xué)反應(yīng)池3的進(jìn)液口相連，電化學(xué)反應(yīng)池3的出液口通過(guò)管 道與光催化反應(yīng)池5的進(jìn)液口相連，光催化反應(yīng)池5的出液口通過(guò)管道與混床式離子交換 過(guò)濾器6的進(jìn)液口相連，混床式離子交換過(guò)濾器6的出液口通過(guò)管道與儲(chǔ)液罐1的進(jìn)液口 相連，在混床式離子交換過(guò)濾器6與儲(chǔ)液罐1間的管道上安裝有流量調(diào)節(jié)閥8。所述電化學(xué) 反應(yīng)池3含有陰、陽(yáng)電極，該陰、陽(yáng)電極采用相同的材質(zhì)制成，該材質(zhì)可以是摻硼金剛石、不 銹鋼、石墨、釕鈦氧化物涂層或鈦鉛，本實(shí)施例優(yōu)選采用摻硼金剛石制成電化學(xué)反應(yīng)池3的 陰、陽(yáng)電極。所述光催化反應(yīng)池5含有紫外光光源，光催化反應(yīng)池5中有光催化劑載體，該 光催化劑載體表面負(fù)載有光催化劑薄膜。所述光催化劑載體是陶瓷發(fā)泡體、鈦/鎳金屬發(fā) 泡體、陶瓷/玻璃大顆?；虿ＡЮw維。
[0023] 本實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀還包括可編程邏輯控制系統(tǒng)4,所述循環(huán)泵7、 前過(guò)濾池2、電化學(xué)反應(yīng)池3、光催化反應(yīng)池5、流量調(diào)節(jié)閥8均與該可編程邏輯控制系統(tǒng)4 呈電連接?？删幊踢壿嬁刂葡到y(tǒng)4和循環(huán)泵7、流量調(diào)節(jié)閥8構(gòu)成了 一個(gè)智能化控制流程，它 以前過(guò)濾池2、電化學(xué)反應(yīng)池3、光催化反應(yīng)池5和混床式離子交換過(guò)濾器6為基本受控單 元，可以根據(jù)不同廢水的成分及濃度，通過(guò)有效特定輸出參數(shù)的設(shè)定，對(duì)水處理儀的電壓、 處理時(shí)間和流速等進(jìn)行全自動(dòng)化控制，以提高水處理儀的實(shí)際處理效率。
[0024] 其中，所述混床式離子交換過(guò)濾器6,優(yōu)先考慮采用離子交換樹(shù)脂--大孔弱酸丙 烯酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂D113和丙烯酸強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂作為其填料，能夠同時(shí)去除處理 水中的電解質(zhì)成分、離子降解產(chǎn)物以及氮、磷和氨氮等成分。采用這種過(guò)濾器的優(yōu)點(diǎn)在于經(jīng) 電催化和光催化處理后的水，其PH值在中性附近，而且水溫有一定的升高，采用離子交換 樹(shù)脂去除氮、氨氮，無(wú)需做PH值的調(diào)整，pH值升高有利于提高反應(yīng)速率。另外，樹(shù)脂對(duì)氨氮 的去除率隨著溫度的增加而增加。丙烯酸強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂具有極高的磷酸鹽去除的 能力，且容易再生，并且比苯酚型離子交換樹(shù)脂具有更強(qiáng)的抵抗有機(jī)物污染的能力，使用壽 命更長(zhǎng)，效果更持久穩(wěn)定。并且因擁有可控的粒徑而減弱了大流量操作下的壓力，適合混床 中而收到更好的結(jié)果。去除氮、磷和氨氮等成分離子交換劑還可采用天然沸石（比如斜發(fā)沸 石，絲光沸石)、弱堿性離子交換纖維等。
[0025] 利用該實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀處理廢水的步驟如下： 首先，利用循環(huán)泵7將儲(chǔ)液罐1中的高危廢水抽至前過(guò)濾池2中，將高危廢水中的大顆 粒物質(zhì)去除； 然后，將經(jīng)過(guò)過(guò)濾的廢水引入電化學(xué)反應(yīng)池3進(jìn)行電化學(xué)降解，該電化學(xué)反應(yīng)池3中的 陰極、陽(yáng)極均采用摻硼金剛石制成，且陰、陽(yáng)電極間的極間距為l~3cm，本實(shí)施例優(yōu)選最佳極 間距為2cm，該陰、陽(yáng)電極可直接連接交流電；反應(yīng)池中廢水內(nèi)的有機(jī)污染物在陽(yáng)極被直接 氧化，或者被電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧化還原物質(zhì)間接氧化，或者在陰極得到還原脫鹵，使廢水 中的高毒有機(jī)物轉(zhuǎn)化成低毒性物質(zhì)； 之后，將經(jīng)過(guò)電化學(xué)降解的廢水引入光催化反應(yīng)池5,在紫外光的照射下，利用負(fù)載在 載體上的光催化劑，對(duì)高危廢水中的低濃度、難降解高毒小分子化合物進(jìn)行氧化還原分解， 使其轉(zhuǎn)化成無(wú)毒無(wú)害物質(zhì)； 之后，將經(jīng)過(guò)光催化氧化分解的廢水引入混床式離子交換過(guò)濾器6中，該混床式離子 交換過(guò)濾器6的填料為大孔弱酸丙烯酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂和丙烯酸強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂的 混合物，這種填料能夠同時(shí)去除處理水中的電解質(zhì)成分、離子降解產(chǎn)物以及氮、磷和氨氮等 成分； 最后，將經(jīng)過(guò)上述處理的處理水再次引入到儲(chǔ)液罐1中。
[0026] 以上述流程為一個(gè)循環(huán)，由可編程邏輯控制系統(tǒng)4控制儲(chǔ)液罐1出口管道上的循 環(huán)泵7和儲(chǔ)液罐1進(jìn)口管道上的流量調(diào)節(jié)閥8,對(duì)高危廢水進(jìn)行連續(xù)的循環(huán)處理，最終使處 理水的綜合水質(zhì)達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0027] 其中，所述光催化反應(yīng)池5中的光催化劑是二氧化鈦、二氧化硅、氧化鋅或氧化鋁 制成的光催化劑納米粉末，光催化劑載體是陶瓷發(fā)泡體、鈦/鎳金屬發(fā)泡體、陶瓷/玻璃 大顆?；虿ＡЮw維。所采用的固定方法是：首先，將光催化劑納米粉末溶解于含成膜助劑 1-3%、分散劑0. 5-1. 0%和消泡劑0. 1-0. 4%的乙醇水溶液中，配制成固相含量為10-18%的 光催化劑懸浮液；然后，將光催化劑載體浸泡于光催化劑懸浮液中，施以超聲振蕩5-30分 鐘，使溶液發(fā)生振蕩混合；最后，將表面附著光催化劑溶液的光催化劑載體置于200-800度 的高溫爐內(nèi)燒結(jié)，待冷卻后，使用紫外光活化即可。使用此工藝制作的固相光催化反應(yīng)床表 面的光催化劑覆膜均勻，粘附強(qiáng)度高，在電解過(guò)的高濃度有機(jī)廢液內(nèi)浸泡100小時(shí)無(wú)脫落 現(xiàn)象。
[0028] 對(duì)比實(shí)驗(yàn) 對(duì)500 ml濃度為0.05 mmol/L亞甲基藍(lán)染料廢水進(jìn)行處理時(shí)，當(dāng)采用摻硼金剛石電極 為處理單元，電流密度為50 mA/cm2,支持電解質(zhì)0.1 mol/L Na2SO4條件下，進(jìn)行單獨(dú)的電化 學(xué)方法降解，電化學(xué)降解3分鐘，亞甲基藍(lán)染料廢水脫色率為60. 62%。當(dāng)采用泡沫陶瓷負(fù)載 TiO2為光催化劑，紫外光燈作為光源進(jìn)行單獨(dú)的光催化降解時(shí)，3分鐘亞甲基藍(lán)染料廢水脫 色率為20. 33%。當(dāng)各個(gè)部分實(shí)驗(yàn)條件相同，采用電化學(xué)、光催化聯(lián)用工藝進(jìn)行處理時(shí)，3分 鐘亞甲基藍(lán)染料廢水脫色率為92. 96%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：電化學(xué)和光催化聯(lián)用工藝協(xié)同的降 解方法對(duì)甲基藍(lán)染料廢水的脫色率，比單獨(dú)的電化學(xué)和單獨(dú)的光催化這兩個(gè)降解方法產(chǎn)生 的脫色率的總和（80. 95%)提高了 12. 01%。

【權(quán)利要求】
1. 一種實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀，包括儲(chǔ)液罐（1)、循環(huán)泵（7)、電化學(xué)反應(yīng)池（3)和光催 化反應(yīng)池（5);儲(chǔ)液罐（1)的出液口通過(guò)管道與循環(huán)泵（7)的進(jìn)液口相連，循環(huán)泵（7)的出 液口通過(guò)管道與電化學(xué)反應(yīng)池（3)的進(jìn)液口相連，電化學(xué)反應(yīng)池（3)的出液口通過(guò)管道與 光催化反應(yīng)池（5 )的進(jìn)液口相連，光催化反應(yīng)池（5 )的出液口通過(guò)管道與儲(chǔ)液罐（1)的進(jìn)液 口相連；所述電化學(xué)反應(yīng)池（3)含有陰、陽(yáng)電極，光催化反應(yīng)池（5)含有紫外光光源；其特征 在于所述電化學(xué)反應(yīng)池（3 )的陰、陽(yáng)電極采用相同的材質(zhì)制成。
2. 如權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀，其特征在于所述電化學(xué)反應(yīng)池（3)的 陰、陽(yáng)電極均為摻硼金剛石電極、不銹鋼電極、石墨電極、釕鈦氧化物涂層電極或鈦鉛電極。
3. 如權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀，其特征在于所述光催化反應(yīng)池（5)中 有光催化劑載體，該光催化劑載體表面負(fù)載有光催化劑薄膜。
4. 如權(quán)利要求3所述的實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀，其特征在于所述光催化劑載體是陶瓷 發(fā)泡體、鈦/鎳金屬發(fā)泡體、陶瓷/玻璃大顆?；虿ＡЮw維。
5. 如權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀，其特征在于所述循環(huán)泵（7)與電化學(xué) 反應(yīng)池（3)間的管道上設(shè)置有前過(guò)濾池（2)。
6. 如權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀，其特征在于所述光催化反應(yīng)池（5)與 儲(chǔ)液罐（1)間的管道上設(shè)置有混床式離子交換過(guò)濾器（6)，該混床式離子交換過(guò)濾器（6)的 填料為大孔弱酸丙烯酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂和丙烯酸強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂的混合物。
7. 如權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀，其特征在于所述儲(chǔ)液罐（1)進(jìn)液口對(duì) 應(yīng)的管道上安裝有流量調(diào)節(jié)閥（8)。
8. 如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀，其特征在于還包括可編 程邏輯控制系統(tǒng)（4)，所述循環(huán)泵（7)、電化學(xué)反應(yīng)池（3)、光催化反應(yīng)池（5)均與該可編程 邏輯控制系統(tǒng)（4 )呈電連接，或者所述循環(huán)泵（7 )、前過(guò)濾池（2 )、電化學(xué)反應(yīng)池（3 )、光催化 反應(yīng)池（5)均與該可編程邏輯控制系統(tǒng)（4)呈電連接，或者所述循環(huán)泵（7)、電化學(xué)反應(yīng)池 (3)、光催化反應(yīng)池（5)、流量調(diào)節(jié)閥（8)均與該可編程邏輯控制系統(tǒng)（4)呈電連接。
9. 一種實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理方法，其特征在于包括以下步驟： 首先，利用循環(huán)泵（7)將儲(chǔ)液罐（1)中的高危廢水抽至前過(guò)濾池（2)中，將高危廢水中 的大顆粒物質(zhì)去除； 然后，將經(jīng)過(guò)過(guò)濾的廢水引入電化學(xué)反應(yīng)池（3)進(jìn)行電化學(xué)降解，該電化學(xué)反應(yīng)池（3) 中的陰極、陽(yáng)極均采用摻硼金剛石制成，且陰、陽(yáng)電極間的極間距為l~3cm ;該陰、陽(yáng)電極可 直接連接交流電；反應(yīng)池中廢水內(nèi)的有機(jī)污染物在陽(yáng)極被直接氧化，或者被電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn) 生的氧化還原物質(zhì)間接氧化，或者在陰極得到還原脫鹵，使廢水中的高毒有機(jī)物轉(zhuǎn)化成低 毒性物質(zhì)； 之后，將經(jīng)過(guò)電化學(xué)降解的廢水引入光催化反應(yīng)池（5)，在紫外光的照射下，利用負(fù)載 在載體上的光催化劑，對(duì)高危廢水中的低濃度、難降解高毒小分子化合物進(jìn)行氧化還原分 解，使其轉(zhuǎn)化成無(wú)毒無(wú)害物質(zhì)； 之后，將經(jīng)過(guò)光催化氧化分解的廢水引入混床式離子交換過(guò)濾器（6)中，該混床式離子 交換過(guò)濾器（6)的填料為大孔弱酸丙烯酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂和丙烯酸強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂的 混合物，這種填料能夠同時(shí)去除處理水中的電解質(zhì)成分、離子降解產(chǎn)物以及氮、磷和氨氮等 成分； 最后，將經(jīng)過(guò)上述處理的處理水再次引入到儲(chǔ)液罐（1)中； 以上述流程為一個(gè)循環(huán)，由可編程邏輯控制系統(tǒng)（4)控制儲(chǔ)液罐（1)出口管道上的循 環(huán)泵（7)和儲(chǔ)液罐（1)進(jìn)口管道上的流量調(diào)節(jié)閥（8)，對(duì)高危廢水進(jìn)行連續(xù)的循環(huán)處理，最 終使處理水的綜合水質(zhì)達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)。
10.如權(quán)利要求9所述的實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理方法，其特征在于所述光催化反應(yīng)池（5) 中的光催化劑是通過(guò)以下方法負(fù)載在載體上： 首先，將二氧化鈦、二氧化硅、氧化鋅或氧化鋁制成的光催化劑納米粉末溶解于含成 膜助劑1-3%、分散劑0. 5-1. 0%和消泡劑0. 1-0. 4%的乙醇水溶液中，配制成固相含量為 10-18%的光催化劑懸浮液； 然后，將陶瓷發(fā)泡體、鈦/鎳金屬發(fā)泡體、陶瓷/玻璃大顆?；虿ＡЮw維制成的光催化 劑載體浸泡于光催化劑懸浮液中，施以超聲振蕩5-30分鐘，使溶液發(fā)生振蕩混合； 最后，將表面附著光催化劑溶液的光催化劑載體置于200-800度的高溫爐內(nèi)燒結(jié)，待 冷卻后，使用紫外光活化即可。
【文檔編號(hào)】C02F1/32GK104496094SQ201410733522
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】姚燕燕, 余海峰, 吳子民, 徐曉江, 只金芳, 李力樺 申請(qǐng)人:無(wú)錫普睿生物環(huán)?？萍加邢薰?br>