專利名稱：利用電化學(xué)氧化的改進(jìn)的cod減少方法
在生物凈化單元上游處理COD(化學(xué)需氧量)很高的廢水是非常有挑戰(zhàn)性的。因?yàn)檫@個(gè)原因，已經(jīng)開(kāi)始研究一些COD預(yù)處理的電化學(xué)技術(shù)。COD氧化可以在陽(yáng)極上通過(guò)電解進(jìn)行，所述陽(yáng)極的特征在于高的析氧過(guò)電壓或者相似的特定電催化性質(zhì)。
其中包括錫和銻氧化物涂覆的電極，并且以下參考高氧過(guò)電壓陽(yáng)極的非限制性例子。這樣的電極已經(jīng)用于本領(lǐng)域中公知的普通電解槽，例如用于垂直流態(tài)的電解槽。在這樣的電解槽中，被處理的溶液交替通過(guò)由網(wǎng)孔或海綿體組成的陽(yáng)極和陰極。通過(guò)這種技術(shù)確實(shí)觀察到某些廢水的COD減少，然而這樣的系統(tǒng)只與非常低的法拉第產(chǎn)率(faradic yield)相關(guān)，即使COD的減少低至約50％。
另一種具有比錫和銻的氧化物涂覆的陽(yáng)極更高的氧過(guò)電壓的電解是已知的，即摻雜硼的金剛石電極(BDD)，它是由沉積在導(dǎo)電載體上的一層摻雜硼的金剛石組成的。這類電極的缺點(diǎn)是兩方面，即它的成本和它的相對(duì)的脆性，為了使用它而需要特殊和昂貴的電解槽；另一方面，在析氧條件下它更高得多的電位導(dǎo)致大得多的COD減少率和更好的法拉第產(chǎn)率。可以推想，由于更高的電位，許多導(dǎo)致COD的分子通過(guò)它們的主鏈的分解而被降解。
本發(fā)明由同時(shí)串聯(lián)或者并聯(lián)使用至少兩種類型的電極組成。基本原理是最高程度地利用更便利的和不太昂貴的元件，即錫和銻氧化物涂覆的陽(yáng)極或者其它等同的電極(安裝在傳統(tǒng)的電化學(xué)板式或管式反應(yīng)器中)，并且較小程度地利用BDD電極(安裝在它自己合適的電解槽中)來(lái)完成那些不能在錫和銻氧化物涂覆的陽(yáng)極或等同物上進(jìn)行的那部分反應(yīng)。因?yàn)閷?dǎo)致COD的分子中的一部分通過(guò)BDD陽(yáng)極降解，因此在錫和銻氧化物涂覆的陽(yáng)極上完成它們的氧化就變得更容易了，這已被實(shí)驗(yàn)觀測(cè)所證實(shí)。對(duì)于每一種廢水，必須決定在BDD和錫和銻氧化物涂覆的電極的兩個(gè)氧化過(guò)程之間最適當(dāng)?shù)碾娏鞣峙?。理想的電流分配通常包含?5∶45和95∶5之間，這取決于廢水的類型；這樣的分配可以以一種十分簡(jiǎn)單的方式通過(guò)作用于各電解槽的所有陽(yáng)極表面來(lái)獲得(例如通過(guò)固定錫和銻氧化物涂覆的陽(yáng)極與BDD所有陽(yáng)極表面之間的比率為包含在55∶45和95∶5之間的一個(gè)值)，但是其它的解決方法也是可能的。因?yàn)楣S不得不處理幾種廢水，建議這樣的電流分配可通過(guò)已知的體系進(jìn)行調(diào)節(jié)。
錫和銻氧化物基電極可根據(jù)各種各樣的類型學(xué)進(jìn)行構(gòu)造，例如它可以作為陶瓷電極而得到，例如由任選與其它成分混合的兩種氧化物的粉末燒結(jié)而成，或者它可能由一種金屬例如鈦或者閥金屬(valve metal)的基體組成，涂覆有任選與少量的導(dǎo)電元素(例如銅)或具有期望的電化學(xué)性質(zhì)的元素(例如銥)混合的錫和銻的氧化物以校準(zhǔn)它的電位。原則上，涂覆有析氧催化劑(例如銥和鉭氧化物的混合物)的鈦陽(yáng)極也可能被使用，然而析氧過(guò)電壓在這種情況下變得太低并且應(yīng)用本發(fā)明的電解槽產(chǎn)生較少的有利結(jié)果。
相對(duì)于典型脫脂槽的COD處理的結(jié)果在下文中被公開(kāi)。在一RETEC型電解槽中安裝涂覆有錫和銻氧化物的電極，在100小時(shí)的過(guò)程中COD減少一半并產(chǎn)生大約7％的平均法拉第產(chǎn)率。一旦上述電解槽配合一包含BDD電極的二級(jí)電解槽，在RETEC型電解槽中設(shè)定90％的電流并在裝有BDD電極的電解槽中設(shè)定10％的電流，在大約100小時(shí)的過(guò)程中80％的COD被破壞并且平均法拉第產(chǎn)率大于24％。因此本方法會(huì)對(duì)COD的消除率有顯著的提高，并具有更好的法拉第產(chǎn)率(更低的電能成本)，同時(shí)限定在處理中以小百分比應(yīng)用BDD以限制由使用BDD引起的資本投資。
權(quán)利要求
1.用于通過(guò)陽(yáng)極氧化處理廢水的COD的裝置，包括裝有用于析氧的第一類陽(yáng)極的第一電解槽，所述第一電解槽與至少一個(gè)裝有用于析氧的第二類陽(yáng)極的第二電解槽串聯(lián)或并聯(lián)連接，所述第二類陽(yáng)極具有比所述第一類陽(yáng)極更高的析氧過(guò)電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述至少一個(gè)第二電解槽具有比所述第一電解槽低的總陽(yáng)極表面。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中所述至少一個(gè)第二電解槽的所述用于析氧的第二類陽(yáng)極是摻雜硼的金剛石陽(yáng)極。
4.如任一在前權(quán)利要求所述的裝置，其中所述第一電解槽的所述用于析氧的第一類陽(yáng)極包含錫和銻的氧化物。
5.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述第一電解槽的活性表面和所述至少一個(gè)第二電解槽的活性表面之間的比例包含在55∶45和95∶5之間。
6.如任一在前權(quán)利要求所述的裝置，其中供給所述第一電解槽和供給所述至少一個(gè)第二電解槽的電流的比例是可調(diào)節(jié)的。
7.廢水COD處理方法，包括在任一在前權(quán)利要求的裝置中進(jìn)行陽(yáng)極氧化過(guò)程。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中供給所述第一電解槽和供給所述至少一個(gè)第二電解槽的電流的比例包含在55∶45和95∶5之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過(guò)組合使用兩種不同類的陽(yáng)極以適宜的分配電流進(jìn)行陽(yáng)極氧化的廢水COD處理工藝。第一類陽(yáng)極優(yōu)選基于金剛石摻雜的合成金剛石，第二類陽(yáng)極是優(yōu)選含有錫和銻的氧化物的具有高氧過(guò)電壓的陽(yáng)極。
文檔編號(hào)C02F1/467GK101090870SQ200580033906
公開(kāi)日2007年12月19日 申請(qǐng)日期2005年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月18日
發(fā)明者Y·L·佩萊, D·C·G·格朗熱, P·羅西 申請(qǐng)人:德諾拉工業(yè)有限公司