CN103342405A - 一种电化学阴极活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法 - Google Patents
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Abstract
一种电化学阴极活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法，它涉及一种降解水中有机污染物的方法。本发明的目的是要解决现有技术由投加铁盐，导致的有铁泥存在、损坏电极及二价铁离子残留，且操作复杂的问题。方法：待处理有机物污染的水注入阴/阳电极对反应器中，然后投加过硫酸盐，然后在一定过硫酸盐的浓度和一定阴极电极电压下进行处理，即完成对待处理有机物污染的水处理。优点：一、不需要投加任何化学药剂来活化过硫酸盐，可避免二次污染和污泥量大等问题；二、操作简单，能耗低，在较小的能量输入的条件下完成过硫酸盐的活化；能在大规模工程中推广使用。本发明主要用于去除水中有机污染物。
Description
技术领域
本发明涉及一种降解水中有机污染物的方法。
背景技术
近年来，地表水、污水厂二级出水以及地下水频繁检测出药物及个人护理用品、内分泌干扰物以及有机化工污染物等难降解有机污染物，给饮用水安全保障及生态环境造成极大的威胁。针对这些有机污染物的降解和去除，高级氧化技术具有极大的优势。基于硫酸根自由基的活化过硫酸盐氧化技术是近年来研究和发展迅猛的高级氧化技术，具有良好的应用前景。过硫酸盐在热、光、微波和Fe2+、Co2+等过渡金属离子条件的活化下均能产生硫酸盐自由基。此外，还有非均相催化剂如载锰多项催化剂（发明专利CN102247891公开）、非均相铜氧化物（发明专利CN102583892A公开）、过渡金属氧化物或氢氧化物（发明专利CN102020350A公开）等活化过硫酸盐技术。更多的过硫酸盐活化技术正在研究与开发中。
电化学阴极还原方法是一种环境友好型的技术，利用电化学阴极给出的电子可以进行难降解有机物的还原和稳定氧化剂的活化。发明专利CN102249378B公开的“一种电化学协同过硫酸盐处理有机废水的方法”中利用过硫酸盐代替传统的Fenton试剂，提出一种电化学协同过硫酸盐处理有机废水的方法，其核心是利用阴极还原Fe3+成Fe2+，使得循环产生的二价铁离子持续活化过硫酸盐；但是方法投加铁盐，导致的有铁泥存在、损坏电极及二价铁离子残留，且操作复杂。
发明内容
本发明的目的是要解决现有技术由投加铁盐，导致的有铁泥存在、损坏电极及二价铁离子残留，且操作复杂的问题，而提供一种电化学阴极活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法。
一种电化学阴极活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法，具体是按以下步骤完成的：
待处理有机物污染的水注入阴/阳电极对反应器中，然后投加过硫酸盐，至过硫酸盐的浓度为0.01mmol/L～100mmol/L为止，然后在过硫酸盐的浓度为0.01mmol/L～100mmol/L和阴极电极电压为+2.0V～-2.5V下进行处理，处理2min～180min，即完成对待处理有机物污染的水处理。
本发明优点：一、不需要投加任何化学药剂来活化过硫酸盐，可避免二次污染和污泥量大等问题；二、操作简单，能耗低，只需合适的电极电位，在较小的能量输入的条件下完成过硫酸盐的活化；因此，本发明具有很大的优势，能在大规模工程中推广使用。
附图说明
图1是具体实施方式二所述的阴/阳电极对反应器结构示意图；
图2是具体实施方式三所述的阴/阳电极对反应器结构示意图；
图3是具体实施方式四所述的阴/阳电极对反应器结构示意图；
图4是具体实施方式五所述的阴/阳电极对反应器结构示意图；
图5是试验一的时间-去除率曲线图；
图6是试验三的时间-去除率曲线图；
图7是试验四的时间-去除率曲线图；
图8是试验五的时间-去除率曲线图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式是一种电化学阴极活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法，具体是按以下步骤完成的：
待处理有机物污染的水注入阴/阳电极对反应器中，然后投加过硫酸盐，至过硫酸盐的浓度为0.01mmol/L～100mmol/L为止，然后在过硫酸盐的浓度为0.01mmol/L～100mmol/L和阴极电极电压为+2.0V～-2.5V下进行处理，处理2min～180min，即完成对待处理有机物污染的水处理。
具体实施方式二：结合图1，本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的阴/阳电极对反应器包括进水口1、出水口2、阴极3、绝缘多孔隔离管4、阳极5、直流电源6、参比电极7、导线8和反应室9，在反应室9的上部侧壁上设置进水口1，且在反应室9的对称一侧下部侧壁上设置出水口2，阳极5布置在反应室9的中央，阴极3包裹阳极5布满进水口1以下反应室9的空间，利用绝缘多孔隔离管4将阴极3与阳极5隔开，利用导线8将阴极3和阳极5分别与直流电源6的负极和正极对应连接，参比电极7悬空设置在阴极3顶部。其他与具体实施方式一相同。
本实施方式所述的阴/阳电极对反应器的工作原理如下：待处理有机物污染通过注入反应室9中，然后通过进水口1投加过硫酸盐，至过硫酸盐的浓度为0.01mmol/L～100mmol/L为止，启动直流电源6，利用参比电极7将阴极电极电压控制在+2.0V～-2.5V，在过硫酸盐的浓度为0.01mmol/L～100mmol/L和阴极电极电压为+2.0V～-2.5V下进行处理2min～180min，由出水口2排出处理后的待处理有机物污染的水。
本实施方式因为阴极3包裹阳极5布满进水口1以下反应室9的空间，所以使用的电化学阴极电极面积与所处理水的体积比极大，提高了过硫酸盐的活化速率。
具体实施方式三：结合图2，本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的阴/阳电极对反应器包括进水口1、出水口2、阴极3、绝缘多孔隔离管4、若干阳极5、直流电源6、参比电极7、导线8和反应室9，在反应室9的底部设置进水口1，在反应室9的上部侧壁上设置出水口2，阴极3以流化床形式布满出水口2以下反应室9的空间，若干阳极5穿插在阴极3中，且利用绝缘多孔隔离管4将阴极3与若干阳极5隔开，利用导线8将若干阳极5并联，再与直流电源6的正极连接，利用导线8将阴极与直流电源6的负极连接，参比电极7悬空设置在阴极3顶部。其他与具体实施方式一相同。
本实施方式所述的阴/阳电极对反应器的工作原理如下：待处理有机物污染通过注入反应室9中，然后通过进水口1投加过硫酸盐，至过硫酸盐的浓度为0.01mmol/L～100mmol/L为止，启动直流电源6，利用参比电极7将阴极电极电压控制在+2.0V～-2.5V，在过硫酸盐的浓度为0.01mmol/L～100mmol/L和阴极电极电压为+2.0V～-2.5V下进行处理2min～180min，由出水口2排出处理后的待处理有机物污染的水。
本实施方式因为阴极3以流化床形式布满出水口2以下反应室9的空间，所以使用的电化学阴极电极面积与所处理水的体积比极大，提高了过硫酸盐的活化速率。
具体实施方式四：结合图3，本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的阴/阳电极对反应器包括进水口1、出水口2、阴极3、绝缘多孔隔离管11、阳极5、直流电源6、参比电极7、导线8、反应室9和接触电极10，在反应室9的底部设置进水口1，在反应室9的顶部侧壁上设置出水口2，阴极3以固定床形式布满出水口2以下反应室9的空间，阳极5布置在反应室9底部，利用绝缘多孔隔板11将阳极5与阴极3隔开，阴极3利用接触电极10通过导线8与直流电源6的负极连接，利用导线8将阳极5与直流电源6的正极连接，参比电极7悬空设置在阴极3顶部。其他与具体实施方式一相同。
本实施方式所述的阴/阳电极对反应器的工作原理如下：待处理有机物污染通过注入反应室9中，然后通过进水口1投加过硫酸盐，至过硫酸盐的浓度为0.01mmol/L～100mmol/L为止，启动直流电源6，利用参比电极7将阴极电极电压控制在+2.0V～-2.5V，在过硫酸盐的浓度为0.01mmol/L～100mmol/L和阴极电极电压为+2.0V～-2.5V下进行处理2min～180min，由出水口2排出处理后的待处理有机物污染的水。
本实施方式因为阴极3以固定床形式布满出水口2以下反应室9的空间，所以使用的电化学阴极电极面积与所处理水的体积比极大，提高了过硫酸盐的活化速率。
具体实施方式五：结合图4，本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的阴/阳电极对反应器包括进水口1、出水口2、阴极3、绝缘多孔隔离管4、若干阳极5、直流电源6、参比电极7、导线8、反应室9和若干接触电极10，在反应室9的底部设置进水口1，在反应室9的顶部侧壁上设置出水口2，阴极3以固定床形式布满出水口2以下反应室9的空间，若干接触电极10呈波浪形安装在阴极3中，利用导线8将若干接触电极10并联在一起，阴极3利用若干接触电极10通过导线8与直流电源6的负极连接，若干阳极5穿插在阴极3中，利用导线8将若干阳极5并联在一起，再与直流电源6的正极连接，利用绝缘多孔隔离管4将阴极3与若干阳极5隔开，参比电极7悬空设置在阴极3顶部。其他与具体实施方式一相同。
本实施方式所述的阴/阳电极对反应器的工作原理如下：待处理有机物污染通过注入反应室9中，然后通过进水口1投加过硫酸盐，至过硫酸盐的浓度为0.01mmol/L～100mmol/L为止，启动直流电源6，利用参比电极7将阴极电极电压控制在+2.0V～-2.5V，在过硫酸盐的浓度为0.01mmol/L～100mmol/L和阴极电极电压为+2.0V～-2.5V下进行处理2min～180min，由出水口2排出处理后的待处理有机物污染的水。
本实施方式因为阴极3以固定床形式布满出水口2以下反应室9的空间，所以使用的电化学阴极电极面积与所处理水的体积比极大，提高了过硫酸盐的活化速率。
具体实施方式六：结合图1，本实施方式与具体实施方式二的不同点是：所述的阳极5为金刚石薄膜电极、石墨电极、金属电极或金属/金属氧化物/金属氢氧化物一种或几种的混合物修饰的复合电极；其中所述的石墨电极为石墨丝电极、石墨板电极、石墨毡电极、石墨粒电极或石墨棒电极；其中所述的金属电极为铂金电极、钛电极，且所述的钛电极为钛丝电极、钛板电极或钛棒电极；其中所述金属/金属氧化物/金属氢氧化物一种或几种的混合物修饰的复合电极为利用金属、金属氧化物和金属氢氧化物一种或几种的混合物修饰的复合电极，且所述的金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，所述的金属氧化物中金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，所述的金属氢氧化物中金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，且所述的复合电极中电极为钛基电极或石墨电极。其他与具体实施方式二相同。
具体实施方式七：结合图2，本实施方式与具体实施方式三的不同点是：所述的阳极5为金刚石薄膜电极、石墨电极、金属电极或金属/金属氧化物/金属氢氧化物一种或几种的混合物修饰的复合电极；其中所述的石墨电极为石墨丝电极、石墨板电极、石墨毡电极、石墨粒电极或石墨棒电极；其中所述的金属电极为铂金电极、钛电极，且所述的钛电极为钛丝电极、钛板电极或钛棒电极；其中所述金属/金属氧化物/金属氢氧化物一种或几种的混合物修饰的复合电极为利用金属、金属氧化物和金属氢氧化物一种或几种的混合物修饰的复合电极，且所述的金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，所述的金属氧化物中金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，所述的金属氢氧化物中金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，且所述的复合电极中电极为钛基电极或石墨电极。其他与具体实施方式三相同。
具体实施方式八：结合图3，本实施方式与具体实施方式四的不同点是：所述的阳极5为金刚石薄膜电极、石墨电极、金属电极或金属/金属氧化物/金属氢氧化物一种或几种的混合物修饰的复合电极；其中所述的石墨电极为石墨丝电极、石墨板电极、石墨毡电极、石墨粒电极或石墨棒电极；其中所述的金属电极为铂金电极、钛电极，且所述的钛电极为钛丝电极、钛板电极或钛棒电极；其中所述金属/金属氧化物/金属氢氧化物一种或几种的混合物修饰的复合电极为利用金属、金属氧化物和金属氢氧化物一种或几种的混合物修饰的复合电极，且所述的金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，所述的金属氧化物中金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，所述的金属氢氧化物中金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，且所述的复合电极中电极为钛基电极或石墨电极。其他与具体实施方式四相同。
具体实施方式九：结合图4，本实施方式与具体实施方式五的不同点是：所述的阳极5为金刚石薄膜电极、石墨电极、金属电极或金属/金属氧化物/金属氢氧化物一种或几种的混合物修饰的复合电极；其中所述的石墨电极为石墨丝电极、石墨板电极、石墨毡电极、石墨粒电极或石墨棒电极；其中所述的金属电极为铂金电极、钛电极，且所述的钛电极为钛丝电极、钛板电极或钛棒电极；其中所述金属/金属氧化物/金属氢氧化物一种或几种的混合物修饰的复合电极为利用金属、金属氧化物和金属氢氧化物一种或几种的混合物修饰的复合电极，且所述的金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，所述的金属氧化物中金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，所述的金属氢氧化物中金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，且所述的复合电极中电极为钛基电极或石墨电极。其他与具体实施方式五相同。
具体实施方式十：结合图1，本实施方式与具体实施方式二的不同点是：所述的阴极3为不锈钢电极、钛材料电极、活性碳材料的电极、碳纤维电极、碳纳米材料电极、网状玻璃碳电极、石墨电极或复合电极；其中所述的不锈钢电极为不锈钢丝电极、不锈钢板电极或不锈钢粒电极；其中所述的钛材料电极为钛丝电极、钛板电极或钛粒电极，其中所述的活性碳材料的电极为活性碳粒电极、活性碳/聚四氟乙烯电极、碳管电极、碳棒电极、碳海绵电极或多孔活性碳电极；其中所述的碳纤维电极为碳纤维布电极、碳纤维毡电极、碳纤维丝电极、碳纤维纸电极或碳纤维海绵电极；其中所述的碳纳米材料电极为碳纳米管电极、富勒烯电极、碳纳米管/聚四氟乙烯电极或富勒烯/聚四氟乙烯电极；其中所述的石墨电极为石墨棒电极、石墨丝电极、石墨毡电极、石墨板电极、石墨海绵电极、石墨粒电极或多孔石墨电极；其中所述的复合电极为利用金属、金属氧化物和金属氢氧化物一种或几种的混合物修饰的复合电极，且所述的金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，所述的金属氧化物中金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，所述的金属氢氧化物中金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，且所述的复合电极中电极为碳纤维电极、网状玻璃碳电极、石墨电极、碳纳米管电极、活性碳电极、活性碳/聚四氟乙烯电极、钛基电极或不锈钢电极。其他与具体实施方式二相同。
具体实施方式十一：结合图2，本实施方式与具体实施方式三的不同点是：所述的阴极3为不锈钢电极、钛材料电极、活性碳材料的电极、碳纤维电极、碳纳米材料电极、网状玻璃碳电极、石墨电极或复合电极；其中所述的不锈钢电极为不锈钢丝电极、不锈钢板电极或不锈钢粒电极；其中所述的钛材料电极为钛丝电极、钛板电极或钛粒电极，其中所述的活性碳材料的电极为活性碳粒电极、活性碳/聚四氟乙烯电极、碳管电极、碳棒电极、碳海绵电极或多孔活性碳电极；其中所述的碳纤维电极为碳纤维布电极、碳纤维毡电极、碳纤维丝电极、碳纤维纸电极或碳纤维海绵电极；其中所述的碳纳米材料电极为碳纳米管电极、富勒烯电极、碳纳米管/聚四氟乙烯电极或富勒烯/聚四氟乙烯电极；其中所述的石墨电极为石墨棒电极、石墨丝电极、石墨毡电极、石墨板电极、石墨海绵电极、石墨粒电极或多孔石墨电极；其中所述的复合电极为利用金属、金属氧化物和金属氢氧化物一种或几种的混合物修饰的复合电极，且所述的金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，所述的金属氧化物中金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，所述的金属氢氧化物中金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，且所述的复合电极中电极为碳纤维电极、网状玻璃碳电极、石墨电极、碳纳米管电极、活性碳电极、活性碳/聚四氟乙烯电极、钛基电极或不锈钢电极。其他与具体实施方式三相同。
具体实施方式十二：结合图3，本实施方式与具体实施方式四的不同点是：所述的阴极3为不锈钢电极、钛材料电极、活性碳材料的电极、碳纤维电极、碳纳米材料电极、网状玻璃碳电极、石墨电极或复合电极；其中所述的不锈钢电极为不锈钢丝电极、不锈钢板电极或不锈钢粒电极；其中所述的钛材料电极为钛丝电极、钛板电极或钛粒电极，其中所述的活性碳材料的电极为活性碳粒电极、活性碳/聚四氟乙烯电极、碳管电极、碳棒电极、碳海绵电极或多孔活性碳电极；其中所述的碳纤维电极为碳纤维布电极、碳纤维毡电极、碳纤维丝电极、碳纤维纸电极或碳纤维海绵电极；其中所述的碳纳米材料电极为碳纳米管电极、富勒烯电极、碳纳米管/聚四氟乙烯电极或富勒烯/聚四氟乙烯电极；其中所述的石墨电极为石墨棒电极、石墨丝电极、石墨毡电极、石墨板电极、石墨海绵电极、石墨粒电极或多孔石墨电极；其中所述的复合电极为利用金属、金属氧化物和金属氢氧化物一种或几种的混合物修饰的复合电极，且所述的金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，所述的金属氧化物中金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，所述的金属氢氧化物中金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，且所述的复合电极中电极为碳纤维电极、网状玻璃碳电极、石墨电极、碳纳米管电极、活性碳电极、活性碳/聚四氟乙烯电极、钛基电极或不锈钢电极。其他与具体实施方式四相同。
具体实施方式十三：结合图4，本实施方式与具体实施方式五的不同点是：所述的阴极3为不锈钢电极、钛材料电极、活性碳材料的电极、碳纤维电极、碳纳米材料电极、网状玻璃碳电极、石墨电极或复合电极；其中所述的不锈钢电极为不锈钢丝电极、不锈钢板电极或不锈钢粒电极；其中所述的钛材料电极为钛丝电极、钛板电极或钛粒电极，其中所述的活性碳材料的电极为活性碳粒电极、活性碳/聚四氟乙烯电极、碳管电极、碳棒电极、碳海绵电极或多孔活性碳电极；其中所述的碳纤维电极为碳纤维布电极、碳纤维毡电极、碳纤维丝电极、碳纤维纸电极或碳纤维海绵电极；其中所述的碳纳米材料电极为碳纳米管电极、富勒烯电极、碳纳米管/聚四氟乙烯电极或富勒烯/聚四氟乙烯电极；其中所述的石墨电极为石墨棒电极、石墨丝电极、石墨毡电极、石墨板电极、石墨海绵电极、石墨粒电极或多孔石墨电极；其中所述的复合电极为利用金属、金属氧化物和金属氢氧化物一种或几种的混合物修饰的复合电极，且所述的金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，所述的金属氧化物中金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，所述的金属氢氧化物中金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，且所述的复合电极中电极为碳纤维电极、网状玻璃碳电极、石墨电极、碳纳米管电极、活性碳电极、活性碳/聚四氟乙烯电极、钛基电极或不锈钢电极。其他与具体实施方式五相同。
具体实施方式十四：结合图1，本实施方式与具体实施方式二的不同点是：所述的参比电极7为饱和甘汞电极、银｜氯化银电极、汞｜***电极或汞｜硫酸亚汞电极。其他与具体实施方式二相同。
具体实施方式十五：结合图2，本实施方式与具体实施方式三的不同点是：所述的参比电极7为饱和甘汞电极、银｜氯化银电极、汞｜***电极或汞｜硫酸亚汞电极。其他与具体实施方式三相同。
具体实施方式十六：结合图3，本实施方式与具体实施方式四的不同点是：所述的参比电极7为饱和甘汞电极、银｜氯化银电极、汞｜***电极或汞｜硫酸亚汞电极。其他与具体实施方式四相同。
具体实施方式十七：结合图4，本实施方式与具体实施方式五的不同点是：所述的参比电极7为饱和甘汞电极、银｜氯化银电极、汞｜***电极或汞｜硫酸亚汞电极。其他与具体实施方式五相同。
具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式一至十七之一不同点是：所述的过硫酸盐为过一硫酸盐和过二硫酸盐中的一种或两种的混合物；其中所述的过一硫酸盐为过一硫酸钾、过一硫酸钠和过一硫酸铵中的一种或几种的混合物，所述的过二硫酸盐为过二硫酸钾、过二硫酸钠和过二硫酸铵中的一种或几种的混合物。其他与具体实施方式一至十七相同。
本实施方式所述的过硫酸盐为混合物时，混合物中各组分按任意比混合。
本实施方式所述的过一硫酸盐为混合物时，混合物中各组分按任意比混合。
本实施方式所述的过二硫酸盐为混合物时，混合物中各组分按任意比混合。
具体实施方式十九：本实施方式与具体实施方式一至十八之一不同点是：所述的待处理有机物污染的水为污水厂二级出水、有机废水、地表水或地下水。其他与具体实施方式一至十八相同。
采用下述试验验证本发明效果：
试验一：一种电化学阴极活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法，具体是按以下步骤完成：
待处理有机物污染通过注入阴/阳电极对反应器的反应室9中，然后通过进水口1投加过硫酸盐，至过硫酸盐的浓度为10mmol/L为止，启动直流电源6，利用参比电极7将阴极电极电压控制在-0.2V，在过硫酸盐的浓度为10mmol/L和阴极电极电压为-0.2V下进行处理60min，由出水口2排出处理后的待处理有机物污染的水。
本试验所述的阴/阳电极对反应器包括进水口1、出水口2、阴极3、绝缘多孔隔离管4、阳极5、直流电源6、参比电极7、导线8和反应室9，在反应室9的上部侧壁上设置进水口1，且在反应室9的对称一侧下部侧壁上设置出水口2，阳极5布置在反应室9的中央，阴极3包裹阳极5布满进水口1以下反应室9的空间，利用绝缘多孔隔离管4将阴极3与阳极5隔开，利用导线8将阴极3和阳极5分别与直流电源6的负极和正极对应连接，参比电极7悬空设置在阴极3顶部；所述的阳极5为氧化钌涂钛电极；所述的阴极3为活性碳粒电极；所述的参比电极为饱和甘汞电极。
本试验所述的过硫酸盐为过一硫酸钠；且所述的过硫酸盐时按一下方式投加的：首先将过一硫酸钠加水至完全溶解，然后在加入阴/阳电极对反应器中。
本试验所述的待处理有机物污染的水为莠去津含量为1μmol/L的污水。
记录本试验待处理有机物污染的水中莠去津浓度变化，并计算去除率，绘制时间-去除率曲线图，如图5所示，通过图5可知，本试验处理60min后，莠去津的去除率达到90%以上。
试验二：一种电化学阴极活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法，具体是按以下步骤完成：
待处理有机物污染通过注入阴/阳电极对反应器的反应室9中，然后通过进水口1投加过硫酸盐，至过硫酸盐的浓度为5mmol/L为止，启动直流电源6，利用参比电极7将阴极电极电压控制在+0.2V，在过硫酸盐的浓度为5mmol/L和阴极电极电压为+0.2V下进行处理60min，由出水口2排出处理后的待处理有机物污染的水。
本试验所述的阴/阳电极对反应器包括进水口1、出水口2、阴极3、绝缘多孔隔离管4、阳极5、直流电源6、参比电极7、导线8和反应室9，在反应室9的上部侧壁上设置进水口1，且在反应室9的对称一侧下部侧壁上设置出水口2，阳极5布置在反应室9的中央，阴极3包裹阳极5布满进水口1以下反应室9的空间，利用绝缘多孔隔离管4将阴极3与阳极5隔开，利用导线8将阴极3和阳极5分别与直流电源6的负极和正极对应连接，参比电极7悬空设置在阴极3顶部；验所述的阳极5为氧化钌涂钛电极；所述的阴极3为石墨粒电极；所述的参比电极为饱和甘汞电极。
本试验所述的过硫酸盐为过二硫酸钠；且所述的过硫酸盐时按一下方式投加的：首先将过二硫酸钠加水至完全溶解，然后在加入阴/阳电极对反应器中。
本试验所述的待处理有机物污染的水为莠去津含量为1μmol/L的污水。
通过计算可知，本试验处理60min后，莠去津的去除率达到90%以上。
试验三：一种电化学阴极活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法，具体是按以下步骤完成：
待处理有机物污染通过注入阴/阳电极对反应器的反应室9中，然后通过进水口1投加过硫酸盐，至过硫酸盐的浓度为10mmol/L为止，启动直流电源6，利用参比电极7将阴极电极电压控制在-0.2V，在过硫酸盐的浓度为10mmol/L和阴极电极电压为-0.2V下进行处理60min，由出水口2排出处理后的待处理有机物污染的水。
本试验所述的阴/阳电极对反应器包括进水口1、出水口2、阴极3、绝缘多孔隔离管4、若干阳极5、直流电源6、参比电极7、导线8和反应室9，在反应室9的底部设置进水口1，在反应室9的上部侧壁上设置出水口2，阴极3以流化床形式布满出水口2以下反应室9的空间，若干阳极5穿插在阴极3中，且利用绝缘多孔隔离管4将阴极3与若干阳极5隔开，利用导线8将若干阳极5并联，再与直流电源6的正极连接，利用导线8将阴极与直流电源6的负极连接，参比电极7悬空设置在阴极3顶部；所述的若干阳极5为金刚石薄膜电极；所述的阴极3为活性碳粒电极；所述的参比电极为饱和甘汞电极。
本试验所述的过硫酸盐为过一硫酸钠；且所述的过硫酸盐时按一下方式投加的：首先将过一硫酸钠加水至完全溶解，然后在加入阴/阳电极对反应器中。
本试验所述的待处理有机物污染的水为莠去津含量为1μmol/L的污水。
记录本试验待处理有机物污染的水中莠去津浓度变化，并计算去除率，绘制时间-去除率曲线图，如图6所示，通过图6可知，本试验处理60min后，莠去津的去除率达到95%以上。
试验四：一种电化学阴极活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法，具体是按以下步骤完成：
待处理有机物污染通过注入阴/阳电极对反应器的反应室9中，然后通过进水口1投加过硫酸盐，至过硫酸盐的浓度为10mmol/L为止，启动直流电源6，利用参比电极7将阴极电极电压控制在-0.2V，在过硫酸盐的浓度为10mmol/L和阴极电极电压为-0.2V下进行处理60min，由出水口2排出处理后的待处理有机物污染的水。
本试验所述的阴/阳电极对反应器包括进水口1、出水口2、阴极3、绝缘多孔隔离管11、阳极5、直流电源6、参比电极7、导线8、反应室9和接触电极10，在反应室9的底部设置进水口1，在反应室9的顶部侧壁上设置出水口2，阴极3以固定床形式布满出水口2以下反应室9的空间，阳极5布置在反应室9底部，利用绝缘多孔隔板11将阳极5与阴极3隔开，阴极3利用接触电极10通过导线8与直流电源6的负极连接，利用导线8将阳极5与直流电源6的正极连接，参比电极7悬空设置在阴极3顶部；所述的阳极5为石墨电极；所述的阴极3为玻碳电极；所述的参比电极为饱和甘汞电极。
本试验所述的过硫酸盐为过一硫酸钠；且所述的过硫酸盐时按一下方式投加的：首先将过一硫酸钠加水至完全溶解，然后在加入阴/阳电极对反应器中。
本试验所述的待处理有机物污染的水为莠去津含量为1μmol/L的污水。
记录本试验待处理有机物污染的水中莠去津浓度变化，并计算去除率，绘制时间-去除率曲线图，如图7所示，通过图7可知，本试验处理60min后，莠去津的去除率达到93%以上。
试验五：一种电化学阴极活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法，具体是按以下步骤完成：
待处理有机物污染通过注入阴/阳电极对反应器的反应室9中，然后通过进水口1投加过硫酸盐，至过硫酸盐的浓度为10mmol/L为止，启动直流电源6，利用参比电极7将阴极电极电压控制在-0.2V，在过硫酸盐的浓度为10mmol/L和阴极电极电压为-0.2V下进行处理60min，由出水口2排出处理后的待处理有机物污染的水。
本试验所述的阴/阳电极对反应器包括进水口1、出水口2、阴极3、绝缘多孔隔离管4、若干阳极5、直流电源6、参比电极7、导线8、反应室9和若干接触电极10，在反应室9的底部设置进水口1，在反应室9的顶部侧壁上设置出水口2，阴极3以固定床形式布满出水口2以下反应室9的空间，若干接触电极10呈波浪形安装在阴极3中，利用导线8将若干接触电极10并联在一起，阴极3利用若干接触电极10通过导线8与直流电源6的负极连接，若干阳极5穿插在阴极3中，利用导线8将若干阳极5并联在一起，再与直流电源6的正极连接，利用绝缘多孔隔离管4将阴极3与若干阳极5隔开，参比电极7悬空设置在阴极3顶部；所述的阳极5为氧化钇涂钛电极；所述的阴极3为碳纤维电极；所述的参比电极为饱和甘汞电极。
本试验所述的过硫酸盐为过一硫酸钠；且所述的过硫酸盐时按一下方式投加的：首先将过一硫酸钠加水至完全溶解，然后在加入阴/阳电极对反应器中。
本试验所述的待处理有机物污染的水为莠去津含量为1μmol/L的污水。
记录本试验待处理有机物污染的水中莠去津浓度变化，并计算去除率，绘制时间-去除率曲线图，如图8所示，通过图8可知，本试验处理60min后，莠去津的去除率达到92%以上。
Claims (10)
1.一种电化学阴极活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法，其特征在于电化学阴极活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法是按以下步骤完成的：待处理有机物污染的水注入阴/阳电极对反应器中，然后投加过硫酸盐，至过硫酸盐的浓度为0.01mmol/L～100mmol/L为止，然后在过硫酸盐的浓度为0.01mmol/L～100mmol/L和阴极电极电压为+2.0V～-2.5V下进行处理，处理2min～180min，即完成对待处理有机物污染的水处理。
2.根据权利要求1所述的一种电化学阴极活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法，其特征在于所述的阴/阳电极对反应器包括进水口(1)、出水口(2)、阴极(3)、绝缘多孔隔离管(4)、阳极(5)、直流电源(6)、参比电极(7)、导线(8)和反应室(9)，在反应室(9)的上部侧壁上设置进水口(1)，且在反应室(9)的对称一侧下部侧壁上设置出水口(2)，阳极(5)布置在反应室(9)的中央，阴极(3)包裹阳极(5)布满进水口(1)以下反应室(9)的空间，利用绝缘多孔隔离管(4)将阴极(3)与阳极(5)隔开，利用导线(8)将阴极(3)和阳极(5)分别与直流电源(6)的负极和正极对应连接，参比电极(7)悬空设置在阴极(3)顶部。
3.根据权利要求1所述的一种电化学阴极活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法，其特征在于所述的阴/阳电极对反应器包括进水口(1)、出水口(2)、阴极(3)、绝缘多孔隔离管(4)、若干阳极(5)、直流电源(6)、参比电极(7)、导线(8)和反应室(9)，在反应室(9)的底部设置进水口(1)，在反应室(9)的上部侧壁上设置出水口(2)，阴极(3)以流化床形式布满出水口(2)以下反应室(9)的空间，若干阳极(5)穿插在阴极(3)中，且利用绝缘多孔隔离管(4)将阴极(3)与若干阳极(5)隔开，利用导线(8)将若干阳极(5)并联，再与直流电源(6)的正极连接，利用导线(8)将阴极与直流电源(6)的负极连接，参比电极(7)悬空设置在阴极(3)顶部。
4.根据权利要求1所述的一种电化学阴极活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法，其特征在于所述的阴/阳电极对反应器包括进水口(1)、出水口(2)、阴极(3)、绝缘多孔隔离管(11)、阳极(5)、直流电源(6)、参比电极(7)、导线(8)、反应室(9)和接触电极(10)，在反应室(9)的底部设置进水口(1)，在反应室(9)的顶部侧壁上设置出水口(2)，阴极(3)以固定床形式布满出水口(2)以下反应室(9)的空间，阳极(5)布置在反应室(9)底部，利用绝缘多孔隔板(11)将阳极(5)与阴极(3)隔开，阴极(3)利用接触电极(10)通过导线(8)与直流电源(6)的负极连接，利用导线(8)将阳极(5)与直流电源(6)的正极连接，参比电极(7)悬空设置在阴极(3)顶部。
5.根据权利要求1所述的一种电化学阴极活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法，其特征在于所述的阴/阳电极对反应器包括进水口(1)、出水口(2)、阴极(3)、绝缘多孔隔离管(4)、若干阳极(5)、直流电源(6)、参比电极(7)、导线(8)、反应室(9)和若干接触电极(10)，在反应室(9)的底部设置进水口(1)，在反应室(9)的顶部侧壁上设置出水口(2)，阴极(3)以固定床形式布满出水口(2)以下反应室(9)的空间，若干接触电极(10)呈波浪形安装在阴极(3)中，利用导线(8)将若干接触电极(10)并联在一起，阴极(3)利用若干接触电极(10)通过导线(8)与直流电源(6)的负极连接，若干阳极(5)穿插在阴极(3)中，利用导线(8)将若干阳极(5)并联在一起，再与直流电源(6)的正极连接，利用绝缘多孔隔离管(4)将阴极(3)与若干阳极(5)隔开，参比电极(7)悬空设置在阴极(3)顶部。
6.根据权利要求2至5所述的一种电化学阴极活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法，其特征在于所述的阳极为金刚石薄膜电极、石墨电极、金属电极或金属/金属氧化物/金属氢氧化物一种或几种的混合物修饰的复合电极；其中所述的石墨电极为石墨丝电极、石墨板电极、石墨毡电极、石墨粒电极或石墨棒电极；其中所述的金属电极为铂金电极、钛电极，且所述的钛电极为钛丝电极、钛板电极或钛棒电极；其中所述金属/金属氧化物/金属氢氧化物一种或几种的混合物修饰的复合电极为利用金属、金属氧化物和金属氢氧化物一种或几种的混合物修饰的复合电极，且所述的金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，所述的金属氧化物中金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，所述的金属氢氧化物中金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，且所述的复合电极中电极为钛基电极或石墨电极。
7.根据权利要求2至5所述的一种电化学阴极活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法，其特征在于所述的阴极为不锈钢电极、钛材料电极、活性碳材料的电极、碳纤维电极、碳纳米材料电极、网状玻璃碳电极、石墨电极或复合电极；其中所述的不锈钢电极为不锈钢丝电极、不锈钢板电极或不锈钢粒电极；其中所述的钛材料电极为钛丝电极、钛板电极或钛粒电极，其中所述的活性碳材料的电极为活性碳粒电极、活性碳/聚四氟乙烯电极、碳管电极、碳棒电极、碳海绵电极或多孔活性碳电极；其中所述的碳纤维电极为碳纤维布电极、碳纤维毡电极、碳纤维丝电极、碳纤维纸电极或碳纤维海绵电极；其中所述的碳纳米材料电极为碳纳米管电极、富勒烯电极、碳纳米管/聚四氟乙烯电极或富勒烯/聚四氟乙烯电极；其中所述的石墨电极为石墨棒电极、石墨丝电极、石墨毡电极、石墨板电极、石墨海绵电极、石墨粒电极或多孔石墨电极；其中所述的复合电极为利用金属、金属氧化物和金属氢氧化物一种或几种的混合物修饰的复合电极，且所述的金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，所述的金属氧化物中金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，所述的金属氢氧化物中金属为钌、锡、铅、铱、钛、钨、锰、铁、镐、铌、钴、镍、锌、银、钯、铑、钼、铂、铈、铕、钇、铼、钕、铟、钆或镝，且所述的复合电极中电极为碳纤维电极、网状玻璃碳电极、石墨电极、碳纳米管电极、活性碳电极、活性碳/聚四氟乙烯电极、钛基电极或不锈钢电极。
8.根据权利要求2至5所述的一种电化学阴极活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法，其特征在于所述的参比电极为饱和甘汞电极、银｜氯化银电极、汞｜***电极或汞｜硫酸亚汞电极。
9.根据权利要求1所述的一种电化学阴极活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法，其特征在于所述的过硫酸盐为过一硫酸盐和过二硫酸盐中的一种或两种的混合物；其中所述的过一硫酸盐为过一硫酸钾、过一硫酸钠和过一硫酸铵中的一种或几种的混合物，所述的过二硫酸盐为过二硫酸钾、过二硫酸钠和过二硫酸铵中的一种或几种的混合物。
10.根据权利要求1所述的一种电化学阴极活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法，其特征在于所述的待处理有机物污染的水为污水厂二级出水、有机废水、地表水或地下水。
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