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专利号: 2014107120841
申请人: 陕西科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 水、废水、污水或污泥的处理
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.电去离子电催化一体反应器,其特征在于:包括依次安装的阳极极水室(3)、阳极浓水室(2)、淡水室(1)和阴极极水室(4),其中,所述淡水室(1)和阴极极水室(4)之间通过设置第一阳离子交换膜(5)隔开,淡水室(1)和阳极浓水室(2)之间通过设置第一阴离子交换膜(6)隔开,阳极极水室(3)和阳极浓水室(2)之间通过设置第二阳离子交换膜(7)隔开;

所述阳极极水室(3)中安装有阳极电极(8),阳极浓水室(2)中安装有电催化阴极电极(31),阴极极水室(4)中安装有电去离子阴极电极(9);

所述淡水室(1)的进水口连接原水水槽(11),出水口连接净化水槽(12);阳极浓水室(2)和阳浓循环水槽(14)相连形成第一循环回路;阳极极水室(3)和阴极极水室(4)分别同时与阴阳极液循环水槽(13)相连形成第二循环回路和第三循环回路。

2.根据权利要求1所述的电去离子电催化一体反应器,其特征在于:所述阳极极水室(3)、阳极浓水室(2)和阴极极水室(4)的出水口分别位于各自的进水口上方。

3.根据权利要求1所述的电去离子电催化一体反应器,其特征在于:所述电催化阴极电极(31)包括并排固定的8~12根钛板,以及在每根钛板上通过尼龙网固定的Pd和Sn改性的活性炭纤维,所述相邻钛板中心间隔为0.5~0.625cm。

4.根据权利要求1所述的电去离子电催化一体反应器,其特征在于:所述淡水室(1)中填充有D407硝酸根吸附树脂与D001大孔阳离子交换树脂,按体积比10:(4~7)混合。

5.根据权利要求1所述的电去离子电催化一体反应器,其特征在于:所述阳极浓水室(2)内布置有用于固定电催化阴极电极(31)的电催化电极固定架及布水器。

6.根据权利要求1所述的电去离子电催化一体反应器,其特征在于:所述阳极极水室(3)、淡水室(1)和阴极极水室(4)的宽度相等且小于阳极浓水室(2)的宽度,阳极极水室(3)、阳极浓水室(2)、淡水室(1)和阴极极水室(4)并排设置且通过若干根第一螺栓(21)固定安装在一起,所述第一螺栓(21)穿过阳极浓水室(2),且位于阳极浓水室(2)内的第一螺栓(21)上套接防水环(20)。

7.电去离子电催化一体去除硝酸盐的方法,其特征在于:首先将包含硝酸盐的原水送至淡水室(1),淡水室(1)两侧的阳极极水室(3)中和阴极极水室(4)中分别安装有阳极电极(8)和电去离子阴极电极(9),并产生电场;

原水中的阳离子在电场的作用下,穿过淡水室(1)一侧的第一阳离子交换膜(5)进入与淡水室(1)相邻的阴极极水室(4),并通过阳极极水室(3)和阴极极水室(4)分别同时与阴阳极液循环水槽(13)相连形成的循环回路,阳离子从阴极极水室(4)进入阳极极水室(3),并穿过阳极极水室(3)和阳极浓水室(2)之间的第二阳离子交换膜(7)进入阳极浓水室(2),进行回收利用;原水中的阴离子在电场的作用下,穿过淡水室(1)另一侧的第一阴离子交换膜(6)进入位于淡水室(1)和阳极极水室(3)之间的阳极浓水室(2),与阳离子进行汇聚,并在阳极浓水室(2)中安装的电催化阴极电极(31)的还原作用下,生成气体排出;

淡水室(1)中排出净化水,完成硝酸盐的去除。

8.根据权利要求7所述的电去离子电催化一体去除硝酸盐的方法,其特征在于:所述电催化阴极电极(31)的制备步骤包括:首先采用多步浸渍法在活性炭纤维上负载Pd催化剂和Sn催化剂,得到Pd和Sn改性的活性炭纤维;然后以钛板为载体,通过孔径1~2mm的尼龙网将Pd和Sn改性的活性炭纤维固定在钛板上,其中Pd和Sn改性的活性炭纤维和钛板尺寸一致。

9.根据权利要求8所述的电去离子电催化一体去除硝酸盐的方法,其特征在于:所述多步浸渍法的步骤包括:

1)将活性炭纤维在蒸馏水中煮沸进行脱附再生后烘干;

2)将活性炭纤维浸泡在乙二胺四乙酸二钠溶液中使其充分吸附乙二胺四乙酸二钠后烘干;

3)将吸附乙二胺四乙酸二钠的活性炭纤维浸泡于PdCl2溶液中,使乙二胺四乙酸二钠与PdCl2充分络合后取出活性炭纤维静置;

4)将步骤3)中静置后的的活性炭纤维烘干并在390~410℃下通氮气煅烧3~4h,冷却至室温取出;

5)将步骤4)得到的活性炭纤维在NaBH4溶液中还原4h以上,然后用去离子水清洗,烘干后得到负载Pd的活性炭纤维;

6)用SnCl2替换步骤3)中的PdCl2溶液,将步骤5)得到的负载Pd的活性炭纤维重复上述步骤2)~步骤5),继续进行Sn的负载,然后干燥得到Pd和Sn改性的活性炭纤维。

10.根据权利要求7所述的电去离子电催化一体去除硝酸盐的方法,其特征在于:所述送至淡水室(1)中的原水流量为Q1,阳极浓水室(2)循环的流量为Q2,Q1/Q2≤10。