CN104176797B - 一种低能耗的难降解有机废水电化学处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种难降解有机废水电化学处理装置及方法，设计了一种类似于固态聚合物电解质燃料电池技术的“零极距”的SPE电氧化污水处理电解槽。本装置利用离子交换膜分隔开阳极室和阴极室，并利用端板将(钛基尺寸稳定)阳极、离子交换膜和(镍)阴极压紧，形成“零极距”的SPE电氧化污水处理电解槽。本装置在电解运行时，废水在阳极发生电氧化，使水中有机物及氨氮得到矿化降解；阴极室通入自来水(或废水)，阴极电解析氢得到回收。本装置的优势在于无需额外再添加支持电解质，“零”电极间距可大幅降低电氧化的槽压和能耗，同时解决了电解过程析出的氧(氯)、氢混合的问题。此外，不使用碳材料，避免由碳腐蚀所导致的电流效率的下降，提高污水处理装置的可靠性与稳定性；阴极利用连续水流，可极大地减缓了离子交换膜阴极侧的结垢和堵塞可能性。

Description

一种低能耗的难降解有机废水电化学处理装置及方法

技术领域

本发明涉及环境保护领域水处理工业技术领域，尤其是涉及一种低能耗的难降解有机废水电化学处理装置及方法。

背景技术

水体污染日趋广泛，污染物的成分越来越复杂，性质多变，严重威胁生态环境和人类的健康与安全。众多工业废水，如焦化，染料，制药，有机化学品合成/造纸，钢铁，金属加工等行业废水及垃圾渗滤液，具有毒性高，浓度大且难生物降解的特点，治理难度很大，利用传统的水处理技术对此类污水难以获得满意的处理效果。电化学高级氧化技术是一种绿色的污水处理方法。电化学氧化利用电极表面产生的自由基(如羟基自由基)或生成的氧化剂(如次氯酸)，可有效氧化降解水中有机污染物。但目前电化学方法但存在诸多问题：水处理过程中废水的挥发量达，得水率低；电极间距大，导致电解槽压高，能耗大；废水处理同时，阴阳极分别会析氯析氧和析氢，传统电解槽两种气体容易出现混合，存在极大的安全隐患；废水处理过程中为了增加废水的电导率，降低电解槽压和能耗，往往需要在废水中加入支持电解质，这既增加了水处理的药剂成本，处理水需继续脱盐。最近，加拿大科技工作者PCT专利(WO2012/167375)设计了一种基于固态聚合物电解质(solidpolymerelectrolyte,SPE)燃料电池技术的污水处理电解槽，在无需添加支持电解质的情况下，大幅地降低污水处理的槽压和能耗，解决了电解过程析出的氧、氢混合的问题。但是该技术还存在诸多问题没有解决：

1.该发明所用碳/石墨基底的阳极非稳定阳极，在长期的电氧化过程会发生较为严重的碳腐蚀，降低电极寿命、稳定性和电流效率，并严重影响电解槽的污水处理效率；

2.需要采用价格昂贵的Pt等作为阴极催化剂，增加了反应器的成本；

3.电解槽阴极为气体扩散电极，无水流过，极易发生阳离子Ca²⁺、Mg²⁺等产碱(如Ca(OH)₂、Mg(OH)₂等)结垢堵塞电极，长期运行带来阴极极化与能耗的增加，降低阴极寿命。

发明内容

本发明的目的在于设计一种新型的低能耗的难降解有机废水电化学处理装置，解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种低能耗的难降解有机废水电化学处理装置，包括预处理装置和SPE电解槽组，所述SPE电解槽组包括至少一个SPE电解槽，当所述SPE电解槽组包括两个以上所述SPE电解槽时，所述SPE电解槽之间并列设置；所述预处理装置的进水口连通待处理废水源，所述预处理装置的出水口连通到每个所述SPE电解槽；

所述SPE电解槽包括离子交换膜和在所述离子交换膜两侧的阳极室和阴极室；

所述阳极室包括阳极端板、多孔阳极支撑材料和阳极催化层，所述阳极端板上面向所述离子交换膜的一侧设有阳极流场槽，所述阳极流场槽的进水端设有阳极进水口，所述阳极流场槽的出水端设有阳极出水口；所述阳极催化层和所述多孔阳极支撑材料密封设置在所述阳极端板与所述离子交换膜之间；所述阳极催化层位于所述离子交换膜与所述多孔阳极支撑材料之间，并且紧贴在所述多孔阳极支撑材料上；所述多孔阳极支撑材料上设有阳极集流体，所述阳极集流体密封伸出所述阳极端板与所述离子交换膜之外；

所述阴极室包括阴极端板和多孔阴极催化材料，所述阴极端板上面向所述离子交换膜的一侧设有阴极流场槽，所述阴极流场槽的进水端设有阴极进水口，所述阴极流场槽的出水端设有阴极出水口；所述多孔阴极催化材料密封设置在所述阴极端板与所述离子交换膜之间；所述多孔阴极催化材料上设有阴极集流体，所述阴极集流体密封伸出所述阴极端板与所述离子交换膜之外；

所述预处理装置的出水口连通到每个所述SPE电解槽阳极进水口，每个所述SPE电解槽阳极出水口连通到处理水出口；

每个所述SPE电解槽的阴极进水口连通到自来水源或待处理废水源；每个所述SPE电解槽的阴极出水口连通到处理水集水槽或者循环至阴极进水。

所述多孔阳极支撑材料为耐腐蚀的金属丝编制网，目数为50-400目；金属丝的直径为10-500微米；所述金属丝编制网的厚度为100微米-1000微米，所述金属丝编制网为孔隙率>40％，孔径>1微米的多孔金属板或为孔径>1×2毫米的冲孔金属网；

所述阳极催化层为RuO₂-TiO₂，PbO₂，SnO₂-Sb₂O₃，Nb₂O₅-SnO₂，SnO₂-In₂O₃，IrO₂-Ta₂O₅，或者稀土金属氧化物/Sb₂O₅-SnO₂中的一种或者多种的混合物；

所述阴极端板为镍或不锈钢镀镍制成；

所述阴极流场槽设计与所述阳极流场槽一致，为横向或纵向蛇形、梳状凹槽排布，槽宽1-3毫米，槽深0.5-2.0毫米，两条或三条流道槽并行设置，流场槽道从进水口开始至出水口结束；

所述多孔阴极催化材料为适用于碱性水电解槽中的析氢阴极电催化材料。

所述耐腐蚀的金属丝包括钨丝、钛丝、钼丝或铌丝；所述析氢阴极电催化材料包括Ni，RaneyNi，Ni-S，Ni-Mo，或者Ni-Mo-S。

所述耐腐蚀的金属丝编制网为钛网，厚度为300微米-2000微米；或者所述耐腐蚀的金属丝编制网为多孔钛板或冲孔钛金属网，所述多孔钛板的厚度为500微米-3000微米，孔隙率大于40％；所述冲孔钛金属网的孔径大于1×2毫米，厚度1-2毫米。

所述阴极室与所述阳极室紧密相连，仅由所述离子交换膜阻隔分开，所述离子交换膜材料的厚度为50微米-150微米；

所述离子交换膜材料为阳离子交换膜或者阴离子交换膜。

还包括硅密封圈，所述阳极端板与所述离子交换膜之间通过所述硅胶密封圈密封，所述阴极端板与所述离子交换膜之间也通过所述硅胶密封圈密封。

一种低能耗的难降解有机废水电化学处理方法，包括步骤如下：

待处理污水经预处理工艺去除不溶性颗粒后，无需添加支持电解质，以固定流速连续进入SPE电解槽组中各个SPE电解槽的阳极室；

每个SPE电解槽中的待处理污水以0.02-0.10毫升/(平方厘米˙分钟)的流速，经阳极流场槽流入阳极室，在外接工作电压为2-4V的直流电作用下，废水中有机污染物及氨氮在阳极表面发生电化学氧化，在阳极的>1.6V高氧化电势作用下，催化层表面产生包括羟基自由基、臭氧和氯气的氧化剂，氧化降解废水中有机污染物及氨氮；

废水经电极氧化处理后，经所述阳极流场槽流出所述阳极室；

同时，采用自来水连续循环进入阴极室，阴极电解产生氢气随阴极水流带出阴极室；阴极水定期用部分自来水或预处理原水置换。

所述待处理污水包括焦化、印染、化工或食品行业废水以及垃圾渗滤液；

所述预处理工艺包括混凝和沉淀；

催化层表面产生氧化剂包括羟基自由基和氯气。

本发明所谓的SPE，即solidpolymerelectrolyte,固态聚合物电解质。

本发明专利的目的在于克服现有技术中的不足，从而提供一种新型高效低能耗的难降解污水电化学处理方法和装置，降低难降有机污水的处理成本，提高污水处理装置的可靠性和稳定性。

本发明的有益效果可以总结如下：

1)本发明中的污水处理装置完全避免使用碳材料，可避免由于碳材料腐蚀导致的污水处理效率的下降，电流效率的下降，提高污水处理装置的可靠性与稳定性；

2)本发明中采用Ni网代替了SPE电解槽中阴极的Pt等贵金属催化剂，以Ti基端板代替石墨端板等，可大幅降低污水处理装置的成本；

3)阴极引入水流，极大的减缓了离子交换膜阴极侧的结垢现象，避免了阴极堵塞的问题，提高污水处理装置的稳定性；

4)本发明中污水处理槽堆中采用了单个电解池的分别进水方式，分别出水的方式，这种布水方式的优点在于若处理槽堆中某个电解槽出现问题，只需停止给出现问题的电解池供水，并把该电解槽的正负极直接短接即可保证该电解槽堆的其他电解槽的正常运行，无需因某个电解槽的问题而拆卸整个电解槽，从而提高电解槽的污水处理能力和效率。

附图说明

图1.有机废水在SPE电解槽中电化学处理流程图；

其中，301.预处理；302.SPE电解槽(堆)；311.进水；312.出水；313.预处理装置残渣.

图2为本发明SPE电氧化***主视方向的结构示意图；

图3为本发明SPE电氧化***的展开图。

其中：1.阳极端板，2.阳极流场槽；3.硅胶密封圈；4.多孔阳极支撑材料；5.阳极催化层；6.阳极集流体；7.离子交换膜；8.阴极集流体；9.多孔阴极催化材料；10.阴极流场；11.阴极端板；101.阳极进水(废水)；102.阳极出水(处理水)；201.阴极进水(自来水)；202.阴极出水。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图3所示的一种低能耗的难降解有机废水电化学处理装置，包括预处理装置301和SPE电解槽组，所述SPE电解槽组包括至少一个SPE电解槽302，当所述SPE电解槽组包括两个以上所述SPE电解槽302时，所述SPE电解槽302之间并列设置；所述预处理装置301的进水口连通待处理废水源，所述预处理装置301的出水口连通到每个所述SPE电解槽302；所述SPE电解槽302包括离子交换膜7和在所述离子交换膜7两侧的阳极室和阴极室；所述阳极室包括阳极端板1、多孔阳极支撑材料4和阳极催化层5，所述阳极端板1上面向所述离子交换膜7的一侧设有阳极流场槽2，所述阳极流场槽2的进水端设有阳极进水口101，所述阳极流场槽2的出水端设有阳极出水口102；所述阳极催化层5和所述多孔阳极支撑材料4密封设置在所述阳极端板1与所述离子交换膜7之间；所述阳极催化层5位于所述离子交换膜7与所述多孔阳极支撑材料4之间，并且紧贴在所述多孔阳极支撑材料4上；所述多孔阳极支撑材料4上设有阳极集流体6，所述阳极集流体6密封伸出所述阳极端板1与所述离子交换膜7之外；所述阴极室包括阴极端板11和多孔阴极催化材料9，所述阴极端板11上面向所述离子交换膜7的一侧设有阴极流场10槽，所述阴极流场10槽的进水端设有阴极进水口201，所述阴极流场10槽的出水端设有阴极出水口202；所述多孔阴极催化材料9密封设置在所述阴极端板11与所述离子交换膜7之间；所述多孔阴极催化材料9上设有阴极集流体8，所述阴极集流体8密封伸出所述阴极端板11与所述离子交换膜7之外；所述预处理装置301的出水口连通到每个所述SPE电解槽302阳极进水口101，每个所述SPE电解槽302阳极出水口102连通到处理水出口；每个所述SPE电解槽302的阴极进水口201连通到自来水源或待处理废水源；每个所述SPE电解槽302的阴极出水口202连通到处理水集水槽或者循环至阴极进水口201。

在更加优选的实施例中，所述多孔阳极支撑材料为耐腐蚀的金属丝编制网(目数为50-400目)、多孔金属板(孔隙率>40％，孔径>1微米)或冲孔金属网(孔径>1×2毫米)；所述阳极催化层5为RuO₂-TiO₂，PbO₂，SnO₂-Sb₂O₃，Nb₂O₅-SnO₂，SnO₂-In₂O₃，IrO₂-Ta₂O₅，或者稀土金属氧化物/Sb₂O₅-SnO₂中的一种或者多种的混合物；所述阴极端板11为镍或不锈钢镀镍制成；所述阴极流场10槽设计与所述阳极流场槽2一致，为横向或纵向蛇形、梳裝凹槽排布，槽宽1-3毫米，槽深0.5-2.0毫米，两条或三条流道槽并行设置为横向或纵向蛇形凹槽排布，流场槽道从进水口开始至出水口结束；所述多孔阴极催化材料9为适用于碱性水电解槽中的析氢阴极电催化材料。

在更加优选的实施例中，所述耐腐蚀的金属丝包括钨丝、钛丝、钼丝或铌丝；所述析氢阴极电催化材料包括Ni，RaneyNi，Ni-S，Ni-Mo，或者Ni-Mo-S。

在更加优选的实施例中，所述耐腐蚀的金属丝编制网为钛网(厚度为300微米-2000微米)；或者所述耐腐蚀的金属丝编制网为多孔钛板，所述多孔钛板的厚度为500微米-3000微米，孔隙率大于40％。冲孔钛金属网(孔径大于1×2毫米，厚度1-2毫米)。

在更加优选的实施例中，所述阴极室与所述阳极室紧密相连，仅由所述离子交换膜7阻隔分开，所述离子交换膜7材料的厚度为50微米-150微米；所述离子交换膜7材料为阳离子交换膜7或者阴离子交换膜7。

在更加优选的实施例中，所述低能耗的难降解有机废水电化学处理装置还包括硅密封圈，所述阳极端板1与所述离子交换膜7之间通过所述硅胶密封圈3密封，所述阴极端板11与所述离子交换膜7之间也通过所述硅胶密封圈3密封。

一种低能耗的难降解有机废水电化学处理方法，包括步骤如下：

待处理污水经预处理工艺去除不溶性颗粒后，无需添加支持电解质，以固定流速连续进入SPE电解槽组中各个SPE电解槽302的阳极室；

每个SPE电解槽302中的待处理污水以0.02-0.10毫升/平方厘米·分钟的流速，经阳极流场槽2流入阳极室，在外接工作电压为2-4V的直流电作用下，废水中有机污染物及氨氮在阳极表面发生电化学氧化，在阳极的>1.6V高氧化电势作用下，催化层表面产生包括羟基自由基和氯气的氧化剂，氧化降解废水中有机污染物及氨氮；

废水经电极氧化处理后，经所述阳极流场槽2流出所述阳极室；

同时，采用自来水(或预处理废水)连续循环进入阴极室，阴极电解产生氢气随阴极水流带出阴极室；阴极水定期用部分自来水或预处理废水置换。

在更加优选的实施例中，所述待处理污水包括焦化、印染、化工或食品行业废水以及垃圾渗滤液；所述预处理工艺包括混凝和沉淀；催化层表面产生氧化剂包括羟基自由基、臭氧和氯气等。

在某个优选的实施例中：

1)污水(包括焦化、印染、化工、食品等行业废水以及垃圾渗滤液等)经混凝、沉淀等预处理工艺去除不溶性颗粒后，无需添加支持电解质，以固定流速连续进入“零间距”电解槽中阳极室；

2)废水以一定的流速(0.02-0.20毫升/平方厘米·分钟)经阳极流场板流入阳极室，在外接工作电压为2-4V的直流电作用下，废水中有机物(及氨氮)在阳极表面发生电化学氧化，在阳极的高氧化电势(>1.6V)作用下，催化层表面产生羟基自由基、臭氧和氯气等氧化剂，氧化降解废水中有机污染物及氨氮；

3)废水经电极氧化处理后，经阳极流场板流出阳极室；

4)采用自来水连续循环进入阴极，阴极电解产生氢气随阴极水流带出阴极室。阴极水定期用部分自来水或预处理原水置换。

在本发明当中，“零间距”电解槽是由阳极室、离子交换膜7和阴极室构成，其结构细节如图2所示：

1)阳极室由阳极端板1、阳极流场、硅胶密封圈3、阳极集流体6、多孔阳极支撑材料4、阳极催化层5组成，其中：

i.阳极端板1为钛板材，流场为横向或纵向蛇形、梳裝凹槽排布，槽宽1-3毫米，槽深0.5-2.0毫米，两条或三条流道槽并行设置，流场槽道从进水口开始至出水口结束；

ii.多孔阳极支撑材料4为钨丝、钛丝、钼丝、铌丝等耐腐蚀的金属丝编制网，目数为50-400目，或多孔金属板(孔隙率>40％，孔径>1微米)；或冲孔金属网(孔径>1×2毫米)；

iii.阳极催化层5为RuO₂-TiO₂，PbO₂，SnO₂-Sb₂O₃，Nb₂O₅-SnO₂，SnO₂-In₂O₃，IrO₂-Ta₂O₅，或者稀土金属氧化物/Sb₂O₅-SnO₂中的一种或者多种的混合物；

2)阴极组成：多孔阴极材料，阴极集流体8，阴极流场10，阴极端板11；

i.阴极端板11为镍或不锈钢镀镍等材料制成，阴极流场10设计与阳极流场一致，为横向或纵向蛇形、梳裝凹槽排布，槽宽1-3毫米，槽深0.5-2.0毫米，两条或三条流道槽并行设置，流场槽道从进水口开始至出水口结束；

ii.多孔阴极材料为适用于碱性水电解槽中的析氢阴极电催化材料，如Ni，RaneyNi，Ni-S，Ni-Mo，Ni-Mo-S等；

3)“零间距”电解槽的阴极室与阳极室紧密相连，仅由离子交换膜7阻隔分开，所用的离子交换膜7材料为阳离子交换膜7(如Nafion膜)或者阴离子交换膜7，膜的厚度为50-150微米(μm)；

4)“零间距”电解槽上所施加工作电压为2-4伏特，电解槽工作电流密度为1-20毫安/平方厘米；

5)如图2所示，每片极板上各有一个进水口和出水口，分别与极板两侧的流场单独相连，进水口在极板底部侧面，出水口在极板上部；此设计保证电解槽堆中每个单电池阴、阳极单独进水；

6)电解槽双极板可堆叠至所需的组数，最后一组阴极侧由单侧流场板，端板组成。

实施例1

处理焦化废水实验一。

SPE电解槽302采用Ti网(200目)做阳极基底，通过热分解烧结制备Ti/SnO₂-Sb₂O₅固溶阳极催化层5；采用镍网作为阴极，阴、阳两极以离子交换膜7(如Nafion)分隔，极有效面积皆为为200cm²。SPE电解槽302电氧化处理焦化废水运行方式如下：焦化废水以一定流速连续进入SPE电解槽302阳极室，出水汇入阳极集水槽；SPE电解槽302阴极采用自来水循环，即自来水以与阳极相同流速注入阴极室，阴极出水排入阴极集水槽，再循环注入阴极室。SPE电解槽302阴、阳极之间通入直流电，采用恒流充电模式运行。

当焦化废水初始COD浓度为280mg/L，阳极流速为4ml/min(即0.02ml/cm².min)，电流密度设为5mA/cm²时，反应过程中SPE电解槽302槽压为3.65V左右，阳极出水COD浓度约为80mg/L，COD降解率达到71％，电能能耗约为15.2kWh/m³。

实施例2

处理焦化废水实验二。

SPE电解槽302采用Ti网(200目)做阳极基底，通过热分解烧结制备Ti/SnO₂-Sb₂O₅固溶阳极催化层5；采用镍网作为阴极，阴、阳两极以离子交换膜7(如Nafion)分隔，阴、阳电极有效面积皆为为200cm²。SPE电解槽302电氧化处理焦化废水运行方式与实施例1相同，简述如下：焦化废水以一定流速连续进入SPE电解槽302阳极室，出水汇入阳极集水槽。阴极运行条件及SPE电解槽302的电解模式与实施例1一致。

当焦化废水初始COD浓度为280mg/L，废水以10ml/min(即0.05ml/cm².min)流速连续进入SPE电解槽302阳极，并设定电流密度为5mA/cm²条件下，SPE电解槽302槽压为3.65V左右，阳极出水COD浓度为160mg/L，COD降解率约为43％，电能能耗约为6kWh/m³。

实施例3

处理焦化废水实验三。

SPE电解槽302采用Ti网(200目)做阳极基底，通过热分解烧结制备Ti/IrO₂-Ta₂O₅阳极催化层5，阴极采用镍网，阴、阳两极以离子交换膜7(如Nafion)分隔，阴、阳电极有效面积皆为200cm²。本实验SPE电解槽302电氧化焦化废水以序批式进行，焦化废水首先经SPE电解槽302阳极氧化处理后，返回原水集水槽并与原水混合，再循环注入阳极进行电氧化处理。阴极运行条件及SPE电解槽302的电解模式与实施例1一致。

在焦化废水总体积800mL，初始COD浓度为450mg/L，恒流充电电流密度设为4mA/cm²的条件下，SPE电解槽302槽压为3.2V左右，反应4h后，COD浓度降至降解率达到150mg/L,处理率达到66.7％，能耗约为12.8kWh/m³。

以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种低能耗的难降解有机废水电化学处理装置，其特征在于：包括预处理装置和SPE电解槽组，所述SPE电解槽组包括至少一个SPE电解槽，当所述SPE电解槽组包括两个以上所述SPE电解槽时，所述SPE电解槽之间并列设置；所述预处理装置的进水口连通待处理废水源，所述预处理装置的出水口连通到每个所述SPE电解槽；

所述SPE电解槽包括离子交换膜和在所述离子交换膜两侧的阳极室和阴极室；

所述阳极室包括阳极端板、多孔阳极支撑材料和阳极催化层，所述阳极端板上，面向所述离子交换膜的一侧设有阳极流场槽，所述阳极流场槽的进水端设有阳极进水口，所述阳极流场槽的出水端设有阳极出水口；所述阳极催化层和所述多孔阳极支撑材料密封设置在所述阳极端板与所述离子交换膜之间；所述阳极催化层位于所述离子交换膜与所述多孔阳极支撑材料之间，并且紧贴在所述多孔阳极支撑材料上；所述多孔阳极支撑材料上设有阳极集流体，所述阳极集流体密封伸出所述阳极端板与所述离子交换膜之外；

所述阴极室包括阴极端板和多孔阴极催化材料，所述阴极端板上，面向所述离子交换膜的一侧设有阴极流场槽，所述阴极流场槽的进水端设有阴极进水口，所述阴极流场槽的出水端设有阴极出水口；所述多孔阴极催化材料密封设置在所述阴极端板与所述离子交换膜之间；所述多孔阴极催化材料上设有阴极集流体，所述阴极集流体密封伸出所述阴极端板与所述离子交换膜之外；

所述预处理装置的出水口连通到每个所述SPE电解槽阳极进水口，每个所述SPE电解槽阳极出水口连通到处理水出口；

每个所述SPE电解槽的阴极进水口连通到自来水源或待处理废水源；每个所述SPE电解槽的阴极出水口连通到处理水集水槽；

所述多孔阳极支撑材料为耐腐蚀的金属丝编制网，目数为50-400目；金属丝的直径为10-500微米；所述金属丝编制网的厚度为100微米-1000微米，所述金属丝编制网为孔隙率>40％，孔径>1微米的多孔金属板或为孔径>1×2毫米的冲孔金属网；

所述阳极催化层为RuO₂-TiO₂，PbO₂，SnO₂-Sb₂O₃，Nb₂O₅-SnO₂，SnO₂-In₂O₃，IrO₂-Ta₂O₅，或者稀土金属氧化物掺杂Sb₂O₅-SnO₂中的一种或者多种的混合物；

所述阴极端板为镍或不锈钢镀镍制成；

所述阴极流场槽设计与所述阳极流场槽一致，为横向或纵向蛇形、梳装凹槽排布，槽宽1-3毫米，槽深0.5-2.0毫米，两条或三条流道槽并行设置，流场槽道从进水口开始至出水口结束；

所述多孔阴极催化材料为适用于碱性水电解槽中的析氢阴极电催化材料；所述耐腐蚀的金属丝包括钨丝、钛丝、钼丝或铌丝；所述析氢阴极电催化材料包括Ni，RaneyNi，Ni-S，Ni-Mo，或者Ni-Mo-S；所述耐腐蚀的金属丝编制网为钛网，厚度为300微米-2000微米；或者所述耐腐蚀的金属丝编制网为多孔钛板或冲孔钛金属网，所述多孔钛板的厚度为500微米-3000微米，孔隙率大于40％；所述冲孔钛金属网的孔径大于1×2毫米，厚度1-2毫米；所述阴极室与所述阳极室紧密相连，仅由所述离子交换膜阻隔分开，所述离子交换膜材料的厚度为50微米-150微米；

所述离子交换膜材料为阳离子交换膜或者阴离子交换膜；

还包括硅胶密封圈，所述阳极端板与所述离子交换膜之间通过所述硅胶密封圈密封，所述阴极端板与所述离子交换膜之间也通过所述硅胶密封圈密封。

2.一种基于权利要求1所述低能耗的难降解有机废水电化学处理装置的低能耗的难降解有机废水电化学处理方法，其特征在于，包括步骤如下：

待处理污水经预处理工艺去除不溶性颗粒后，无需添加支持电解质，以固定流速连续进入SPE电解槽组中各个SPE电解槽的阳极室；

每个SPE电解槽中的待处理污水以0.02-0.10毫升/(平方厘米·分钟)的流速，经阳极流场槽流入阳极室，在外接工作电压为2-4V的直流电作用下，废水中有机污染物及氨氮在阳极表面发生电化学氧化，在阳极的>1.6V高氧化电势作用下，催化层表面产生包括羟基自由基和氯气的氧化剂，氧化降解废水中有机污染物及氨氮；

废水经电极氧化处理后，经所述阳极流场槽流出所述阳极室；

同时，采用自来水连续循环进入阴极室，阴极电解产生氢气随阴极水流带出阴极室；阴极水定期用部分自来水或预处理原水置换；

所述待处理污水包括焦化、印染、化工或食品行业废水以及垃圾渗滤液；

所述预处理工艺包括混凝和沉淀；

催化层表面产生氧化剂包括羟基自由基和氯气。