床式离子交换过滤器6。储液罐1的出液口通过 管道与循环泵7的进液口相连，循环泵7的出液口通过管道与前过滤池2的进液口相连，前 过滤池2的出液口通过管道与电化学反应池3的进液口相连，电化学反应池3的出液口通 过管道与光催化反应池5的进液口相连，光催化反应池5的出液口通过管道与混床式离子 交换过滤器6的进液口相连，混床式离子交换过滤器6的出液口通过管道与储液罐1的进 液口相连，在混床式离子交换过滤器6与储液罐1间的管道上安装有流量调节阀8。所述电 化学反应池3含有阴、阳电极，该阴、阳电极采用相同的材质制成，该材质可以是掺硼金刚 石、不锈钢、石墨、钌钛氧化物涂层或钛铅，本实施例优选采用掺硼金刚石制成电化学反应 池3的阴、阳电极。所述光催化反应池5含有紫外光光源，光催化反应池5中有光催化剂载 体，该光催化剂载体表面负载有光催化剂薄膜。所述光催化剂载体是陶瓷发泡体、钛/镍金 属发泡体、陶瓷/玻璃大颗粒或玻璃纤维。
[0025] 本实施例的实验室高危废水处理仪还包括可编程逻辑控制系统4,所述循环泵7、 前过滤池2、电化学反应池3、光催化反应池5、流量调节阀8均与该可编程逻辑控制系统4 呈电连接。可编程逻辑控制系统4和循环泵7、流量调节阀8构成了 一个智能化控制流程，它 以前过滤池2、电化学反应池3、光催化反应池5和混床式离子交换过滤器6为基本受控单 元，可以根据不同废水的成分及浓度，通过有效特定输出参数的设定，对水处理仪的电压、 处理时间和流速等进行全自动化控制，以提高水处理仪的实际处理效率。
[0026] 其中，所述混床式离子交换过滤器6,优先考虑采用离子交换树脂--大孔弱酸丙 烯酸性阳离子树脂D113和丙烯酸强碱性阴离子交换树脂作为其填料，能够同时去除处理 水中的电解质成分、离子降解产物以及氮、磷和氨氮等成分。采用这种过滤器的优点在于经 电催化和光催化处理后的水，其PH值在中性附近，而且水温有一定的升高，采用离子交换 树脂去除氮、氨氮，无需做PH值的调整，pH值升高有利于提高反应速率。另外，树脂对氨氮 的去除率随着温度的增加而增加。丙烯酸强碱性阴离子交换树脂具有极高的磷酸盐去除的 能力，且容易再生，并且比苯酚型离子交换树脂具有更强的抵抗有机物污染的能力，使用寿 命更长，效果更持久稳定。并且因拥有可控的粒径而减弱了大流量操作下的压力，适合混床 中而收到更好的结果。去除氮、磷和氨氮等成分离子交换剂还可采用天然沸石（比如斜发沸 石，丝光沸石)、弱碱性离子交换纤维等。
[0027] 利用该实验室高危废水处理仪处理废水的步骤如下：
[0028] 首先，利用循环泵7将储液罐1中的高危废水抽至前过滤池 2中，将高危废水中的 大颗粒物质去除；
[0029] 然后，将经过过滤的废水引入电化学反应池3进行电化学降解，该电化学反应池3 中的阴极、阳极均采用掺硼金刚石制成，且阴、阳电极间的极间距为l~3cm，本实施例优选最 佳极间距为2cm，该阴、阳电极可直接连接交流电；反应池中废水内的有机污染物在阳极被 直接氧化，或者被电化学反应产生的氧化还原物质间接氧化，或者在阴极得到还原脱卤，使 废水中的高毒有机物转化成低毒性物质；
[0030] 之后，将经过电化学降解的废水引入光催化反应池5,在紫外光的照射下，利用负 载在载体上的光催化剂，对高危废水中的低浓度、难降解高毒小分子化合物进行氧化还原 分解，使其转化成无毒无害物质；
[0031] 之后，将经过光催化氧化分解的废水引入混床式离子交换过滤器6中，该混床式 离子交换过滤器6的填料为大孔弱酸丙烯酸性阳离子树脂和丙烯酸强碱性阴离子交换树 脂的混合物，这种填料能够同时去除处理水中的电解质成分、离子降解产物以及氮、磷和氨 氮等成分；
[0032] 最后，将经过上述处理的处理水再次引入到储液罐1中。
[0033] 以上述流程为一个循环，由可编程逻辑控制系统4控制储液罐1出口管道上的循 环泵7和储液罐1进口管道上的流量调节阀8,对高危废水进行连续的循环处理，最终使处 理水的综合水质达到污水排放标准。
[0034] 其中，所述光催化反应池5中的光催化剂是二氧化钛、二氧化硅、氧化锌或氧化铝 制成的光催化剂纳米粉末，光催化剂载体是陶瓷发泡体、钛/镍金属发泡体、陶瓷/玻璃 大颗粒或玻璃纤维。所采用的固定方法是：首先，将光催化剂纳米粉末溶解于含成膜助剂 1-3%、分散剂0. 5-1. 0%和消泡剂0. 1-0. 4%的乙醇水溶液中，配制成固相含量为10-18%的 光催化剂悬浮液；然后，将光催化剂载体浸泡于光催化剂悬浮液中，施以超声振荡5-30分 钟，使溶液发生振荡混合；最后，将表面附着光催化剂溶液的光催化剂载体置于200-800度 的高温炉内烧结，待冷却后，使用紫外光活化即可。使用此工艺制作的固相光催化反应床表 面的光催化剂覆膜均匀，粘附强度高，在电解过的高浓度有机废液内浸泡100小时无脱落 现象。
[0035] 对比实验
[0036] 对500 ml浓度为0. 05 mmol/L亚甲基蓝染料废水进行处理时，当采用掺硼金刚石 电极为处理单元，电流密度为50 mA/cm2,支持电解质0.1 mol/L Na2SO4条件下，进行单独的 电化学方法降解，电化学降解3分钟，亚甲基蓝染料废水脱色率为60. 62%。当采用泡沫陶瓷 负载TiO2为光催化剂，紫外光灯作为光源进行单独的光催化降解时，3分钟亚甲基蓝染料废 水脱色率为20. 33%。当各个部分实验条件相同，采用电化学、光催化联用工艺进行处理时， 3分钟亚甲基蓝染料废水脱色率为92. 96%。实验结果表明：电化学和光催化联用工艺协同 的降解方法对甲基蓝染料废水的脱色率，比单独的电化学和单独的光催化这两个降解方法 产生的脱色率的总和（80. 95%)提高了 12. 01%。
【主权项】
1. 一种实验室高危废水处理仪，包括储液罐（1)、循环泵（7)、电化学反应池（3)和光催 化反应池（5);储液罐（1)的出液口通过管道与循环泵（7)的进液口相连，循环泵（7)的出 液口通过管道与电化学反应池（3)的进液口相连，电化学反应池（3)的出液口通过管道与 光催化反应池（5 )的进液口相连，光催化反应池（5 )的出液口通过管道与储液罐（1)的进液 口相连；所述电化学反应池（3)含有阴、阳电极，光催化反应池（5)含有紫外光光源；其特征 在于所述电化学反应池（3 )的阴、阳电极采用相同的材质制成。
2. 如权利要求1所述的实验室高危废水处理仪，其特征在于所述电化学反应池（3)的 阴、阳电极均为掺硼金刚石电极、不锈钢电极、石墨电极、钌钛氧化物涂层电极或钛铅电极。
3. 如权利要求1所述的实验室高危废水处理仪，其特征在于所述光催化反应池（5)中 有光催化剂载体，该光催化剂载体表面负载有光催化剂薄膜。
4. 如权利要求3所述的实验室高危废水处理仪，其特征在于所述光催化剂载体是陶瓷 发泡体、钛/镍金属发泡体、陶瓷/玻璃大颗粒或玻璃纤维。
5. 如权利要求1所述的实验室高危废水处理仪，其特征在于所述循环泵（7)与电化学 反应池（3)间的管道上设置有前过滤池（2)。
6. 如权利要求1所述的实验室高危废水处理仪，其特征在于所述光催化反应池（5)与 储液罐（1)间的管道上设置有混床式离子交换过滤器（6)，该混床式离子交换过滤器（6)的 填料为大孔弱酸丙烯酸性阳离子树脂和丙烯酸强碱性阴离子交换树脂的混合物。
7. 如权利要求1所述的实验室高危废水处理仪，其特征在于所述储液罐（1)进液口对 应的管道上安装有流量调节阀（8)。
8. 如权利要求1至7中任一项所述的实验室高危废水处理仪，其特征在于还包括可编 程逻辑控制系统（4)，所述循环泵（7)、电化学反应池（3)、光催化反应池（5)均与该可编程 逻辑控制系统（4 )呈电连接，或者所述循环泵（7 )、前过滤池（2 )、电化学反应池（3 )、光催化 反应池（5)均与该可编程逻辑控制系统（4)呈电连接，或者所述循环泵（7)、电化学反应池 (3)、光催化反应池（5)、流量调节阀（8)均与该可编程逻辑控制系统（4)呈电连接。
【专利摘要】本实用新型涉及一种实验室高危废水处理仪。该处理仪包括储液罐、循环泵、电化学反应池和光催化反应池，它们依次通过管道相连，且光催化反应池与储液罐间也通过管道相连。其特点是所述电化学反应池的阴、阳电极采用相同的材质制成。利用该处理仪对实验室高危废水进行处理，能够在将电化学降解与光催化氧化技术相结合的同时，在电化学反应池中还能够实现阴、阳电极间的倒极反应，从而去除阴极表面的结垢，提高电极反应效率和水处理效果。
【IPC分类】C02F9-08
【公开号】CN204325051
【申请号】CN201420757626
【发明人】姚燕燕, 余海峰, 吴子民, 徐晓江, 只金芳, 李力桦
【申请人】无锡普睿生物环保科技有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月5日