本發(fā)明涉及一種電化學方法，尤其涉及一種陰陽極同時去除溴酸鹽的電化學反應(yīng)器，屬于電化學水處理的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

溴酸鹽是一種含溴離子的原水經(jīng)過臭氧消毒或加氯消毒后產(chǎn)生的有毒致癌副產(chǎn)物。溴酸鹽是一種強氧化劑，在水中性質(zhì)非常穩(wěn)定，一經(jīng)形成很難去除。在動物實驗中發(fā)現(xiàn)溴酸鹽使動物細胞出現(xiàn)腫瘤，還可以導致細胞dna的損傷。國外研究表明，一個體重70kg的成年人，每天飲水2l，當溴酸鹽濃度為5，0.5和0.05μg/l時，其終身致癌率為10^-4，10^-5和10^-6。溴酸鹽已經(jīng)被國際癌癥研究機構(gòu)定為2b級(較高致癌可能性)潛在致癌物。2004年世界衛(wèi)生組織最新的《飲用水水質(zhì)準則》中將溴酸鹽限值從25μg/l修訂為10μg/l。我國自2007年7月開始實施的新《生活飲用水衛(wèi)生標準》中，也規(guī)定飲用水中溴酸鹽的最大濃度限值為10μg/l。

鑒于水體中因臭氧深度處理而產(chǎn)生的溴酸鹽給人類健康帶來的危害，許多研究者開發(fā)了一系列相應(yīng)的去除溴酸鹽的方法。常見的技術(shù)方法有活性炭吸附法、納米零價鐵還原法、紫外光降解法和生物降解法。由于活性炭的吸附能力有限，且吸附效能會隨著處理時間的延長而不斷降低；納米零價鐵對溴酸鹽的去除效率很高，但其在空氣中極容易氧化；生物降解法分解溴酸鹽后，還需要進行較強的后處理，以去除水中生物和產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物。因此，上述方法在實際水體中的應(yīng)用都受到一定限制?，F(xiàn)有的去除溴酸鹽的電化學方法大都是采用鈀修飾的活性炭、三氧化鉬或二氧化鎢等做為陰極材料，催化氧化去除溴酸鹽。最近，我們在實驗過程中發(fā)現(xiàn)，當采用鈦棒作陽極、鈀-鎳(pd-ni)修飾的活性炭纖維作陰極時，由于鈦棒在通電過程中表面會部分腐蝕，產(chǎn)生二價鈦和三價鈦，這部分活性鈦可以將溴酸鹽還原為溴離子；與此同時，溴酸鹽也會在活性炭纖維陰極被催化還原，從而實現(xiàn)對溴酸鹽的去除。與傳統(tǒng)電催化方法都是在陰極還原溴酸鹽相比，利用反應(yīng)器中的陰陽極同時進行溴酸鹽的催化還原還未見報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電化學反應(yīng)器及陰陽電極同時去除溴酸鹽的方法，具有反應(yīng)速率快、效果好、運行操作簡單的特點。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

一種電化學反應(yīng)器，包括陽極室(2)、陰極室(6)和直流穩(wěn)壓電源(4)，其特征在于：陽極室(2)和陰極室(6)中間可以選擇性放入離子交換膜隔開；所述直流穩(wěn)壓電源(4)與陽極(3)和陰極(7)通過導線連接。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進：

所述反應(yīng)器陽極是經(jīng)過600目砂紙打磨后的鈦棒。

所述反應(yīng)器陰極是電沉積鈀-鎳修飾的活性炭纖維電極。

本發(fā)明同時提供一種陰陽電極同時去除溴酸鹽的方法，其使用了上述的電化學反應(yīng)器作為處理載體。具體步驟為：將含溴酸鹽的廢水通過取樣口加入陽極室和陰極室中，陰陽兩室中間暢通；溴酸鹽在陽極發(fā)生間接電化學還原反應(yīng)，在陰極通過催化還原降解，完成對溴酸鹽的去除。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1、本發(fā)明的反應(yīng)器陽極通過電化學腐蝕產(chǎn)生產(chǎn)二價鈦和三價鈦離子，這部分活性鈦離子將溴酸鹽還原為溴離子；與此同時，溴酸鹽在陰極被催化還原，實現(xiàn)陰陽兩極同時對溴酸鹽的去除；

2、本發(fā)明反應(yīng)器反應(yīng)速率快、效果好、運行操作簡單的特點，適于推廣應(yīng)用。

3、本發(fā)明的電化學反應(yīng)器，將陽極的間接還原和陰極的催化還原有效結(jié)合，相比于傳統(tǒng)單相陰極催化還原的效果好，為水體中溴酸鹽的治理提供了新的途徑。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。

圖1為本發(fā)明電化學反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1-取樣口；2-陽極室；3-鈦棒陽極；4-直流穩(wěn)壓電源；5-法蘭連接；6-陰極室；7-陰極。

具體實施方式

以下結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步描述。

實施例1：

反應(yīng)器結(jié)構(gòu)如上所述，將陰陽極室用質(zhì)子交換膜隔開，此時溴酸鹽無法通過質(zhì)子交換膜。陰陽極室通過取樣口分別加入濃度為100μg/l、205μg/l、410μg/l和812μg/l的溴酸鹽溶液。陽極采用10cm，直徑為0.6cm的鈦棒；陰極采用長8cm、寬8cm、厚0.5cm的鈀-鎳(pd-ni)修飾的活性炭纖維，電壓設(shè)定為1.5v，反應(yīng)的ph為7.0，反應(yīng)器在25℃條件下運行180min，每隔30min取樣測定水體中溴酸鹽的去除情況。

上述的反應(yīng)后，用離子色譜儀測定水體中剩余溴酸鹽濃度，計算溴酸鹽的去除率，結(jié)果如表1所示。

表1：不同初始濃度條件下陰陽兩室分別對溴酸鹽的去除率

由表1可知，當利用質(zhì)子交換膜將陰陽極室分隔開時，陽極室同樣可以實現(xiàn)對溴酸鹽的去除，但去除率隨初始溴酸鹽濃度的增大而降低；與此同時，陰極對溴酸鹽的催化還原去除率高于陽極去除率。在濃度為812μg/l時，去除率達到96.44％。

實施例2：

反應(yīng)器結(jié)構(gòu)如上所述，陰陽極室中間不加質(zhì)子交換膜，使陰陽極室連成一個水槽。從陽極室取樣口分別加入濃度為100μg/l、205μg/l、410μg/l和812μg/l的溴酸鹽溶液。陽極采用10cm，直徑為0.6cm的鈦棒；陰極采用長8cm、寬8cm、厚0.5cm的鈀-鎳(pd-ni)修飾的活性炭纖維，電流強度設(shè)定為5ma，反應(yīng)的ph為7.0，反應(yīng)器在25℃條件下運行120min，每隔30min取樣測定水體中溴酸鹽的去除情況。

上述的反應(yīng)后，用離子色譜儀測定水體中剩余溴酸鹽濃度，計算溴酸鹽的去除率，結(jié)果如表2所示。

表2：不同初始濃度條件下陰陽兩室分別對溴酸鹽的去除率

由表2可知，當陰陽極室連成一個水槽時，反應(yīng)器在120min內(nèi)就可以實現(xiàn)對溴酸鹽的去除。當溴酸鹽濃度低于410μg/l時，溴酸鹽去除率可達100％；當溴酸鹽濃度在 410μg/l-812μg/l時，溴酸鹽去除率可達98％以上。從表1和表2結(jié)果可知，當陰陽電極同時去除溴酸鹽時，反應(yīng)時間相比于單極室去除溴酸鹽要短，且反應(yīng)效率比較高。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。