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    重庆时时彩3月11日: 一种电解池及利用其去除饮用水中溴离子的方法.pdf

    关 键 词:
    一种 电解池 利用 去除 饮用 水中 离子 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201110127729.1

    申请日:

    2011.05.17

    公开号:

    CN102241430A

    公开日:

    2011.11.16

    当前法律状态:

    终止

    有效性:

    无权

    法律详情: 未缴年费专利权终止IPC(主分类):C02F 1/461申请日:20110517授权公告日:20130710终止日期:20140517|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C02F 1/461申请日:20110517|||公开
    IPC分类号: C02F1/461; C02F1/58 主分类号: C02F1/461
    申请人: 哈尔滨工业大学
    发明人: 崔福义; 王欢; 刘冬梅; 李同; 秦可娜; 邢学辞; 武扬
    地址: 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号
    优先权:
    专利代理机构: 哈尔滨市松花江专利商标事务所 23109 代理人: 韩末洙
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201110127729.1

    授权公告号:

    |||102241430B||||||

    法律状态公告日:

    2015.07.08|||2013.07.10|||2012.02.08|||2011.11.16

    法律状态类型:

    专利权的终止|||授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    一种电解池及利用其去除饮用水中溴离子的方法,本发明涉及电解池及去除饮用水中溴离子的方法。本发明解决了现有的去除饮用水中溴酸盐方法去除率低的技术问题。本发明电解池以碳布作为阳极、以石墨作为阴极、以钛丝作为电极和电源之间的连接导线、阳极室和阴极室用离子交换膜隔开;方法:将去离子水加入电解池的阴极区,同时将待处理饮用水加入电解池的阳极区;通过电源施加5~20V的电压,控制电流密度为10~15mA/cm2,电解槽温度为23~28℃,反应20~600s,完成饮用水中溴离子的去除。溴离子去除率为82%~90%,适用于水源水中溴离子含量较高的给水厂作为预处理工艺使用。

    权利要求书

    1.一种电解池,包括电源(7)、槽体(1)、阳极(3)和阴极(4),其特征在于电解
    池还包括离子交换膜(2),以碳毡作阳极(3),以石墨作阴极(4),离子交换膜(2)将
    槽体(1)分为阳极区(5)和阴极区(6),阳极(4)、电源(7)与阴极(4)用钛丝导线
    (8)连接。
    2.利用如权利要求1所述的一种电解池去除饮用水中溴离子的方法,其特征在于利用
    电解池去除饮用水中溴离子的方法按以下步骤进行:一、将去离子水加入电解池的阴极区
    (6),同时将待处理饮用水加入电解池的阳极区(5),待处理饮用水的溴离子浓度为0.1
    mg/L~2mg/L;二、通过电源(7)施加5V~20V的电压,控制电流密度为10
    mA/cm2~15mA/cm2,电解槽温度为23℃~28℃,反应20s~600s,完成饮用水中溴离子的去
    除。
    3.根据权利要求2所述的利用电解池去除饮用水中溴离子的方法,其特征在于步骤一
    中待处理水的溴离子浓度为0.3mg/L~1.8mg/L。
    4.根据权利要求2或3所述的利用电解池去除饮用水中溴离子的方法,其特征在于步
    骤一中待处理水的溴离子浓度为1.0mg/L。
    5.根据权利要求4所述的一种电化学去除饮用水中溴离子的方法,其特征在于步骤二
    中电压为7V~18V。
    6.根据权利要求4所述的一种电化学去除饮用水中溴离子的方法,其特征在于步骤二
    中电压为10V。
    7.根据权利要求4所述的一种电化学去除饮用水中溴离子的方法,其特征在于步骤二
    中电流密度为2mA/cm2~8mA/cm2。
    8.根据权利要求4所述的一种电化学去除饮用水中溴离子的方法,其特征在于步骤二
    中电流密度为12mA/cm2。
    9.根据权利要求4所述的一种电化学去除饮用水中溴离子的方法,其特征在于步骤二
    中电解池温度为24℃~26℃。
    10.根据权利要求4所述的一种电化学去除饮用水中溴离子的方法,其特征在于步骤
    二中反应50s~500s。

    说明书

    一种电解池及利用其去除饮用水中溴离子的方法

    技术领域

    本发明涉及电解池及去除饮用水中溴离子的方法。

    背景技术

    由于海水的入侵和人为污染源的排放,使得水中常常含有大量的溴离子,根据国内外
    文献报道,溴离子浓度范围在0.008~6mg/L。饮用水本身存在溴离子不会对人体产生危害,
    然而溴离子在水处理后续的臭氧高级氧化工艺中会形成溴酸盐,在氯化过程中也有可能产
    生溴酸盐。溴酸盐被国际癌症研究机构列为有可能对人体致癌的化合物,WHO建议饮用
    水的最大溴酸盐含量25μg/L。美国环保局(USEPA)规定现阶段溴酸盐的最大污染水平
    (MCL)为10μg/L。我国自2007年7月开始实行的新《生活饮用水卫生标准》也首次规定
    饮用水中的溴酸盐不得超过10μg/L。现有的去除溴酸盐的方法有Fe(0)还原、TiO2光催化
    还原、生物还原、UV光降解和颗?;钚蕴?GAC)过滤的方法,但这些方法对溴酸盐的去
    除率偏低,仅为50%~60%,很难满足饮用水标准要求。溴酸盐一旦生成常规工艺很难去
    除,解决溴酸盐问题首先是通过降低pH值、加氨、加过量的H2O2、以及加OH·清除剂等
    一系列措施来控制其生成。但这些方法不仅实际操作困难,而且由于加入试剂容易产生二
    次污染。

    发明内容

    本发明要解决现有的去除饮用水中溴酸盐方法去除率低的技术问题,而提供一种电解
    池及利用其去除饮用水中溴离子的方法。

    本发明的一种电解池,包括电源、槽体、阳极、阴极和离子交换膜,以石墨作电解池
    的阴极,以碳毡作电解池的阳极,离子交换膜将槽体分为阳极区和阴极区,阴极、电源和
    阳极用钛丝导线连接。

    本发明的利用电解池去除饮用水中溴离子的方法按以下步骤进行:一、将去离子水加
    入电解池的阴极区,同时将待处理饮用水加入电解池的阳极区,待处理饮用水的溴离子浓
    度为0.1mg/L~2mg/L;二、通过外电源施加5V~20V的电压,控制电流密度为10
    mA/cm2~15mA/cm2,电解槽温度为23℃~28℃,反应20s~600s,完成饮用水中溴离子的
    去除。

    本发明中阳极室和阴极室用离子交换膜隔开,使阴极产生氢气与阳极产生的溴单质不
    发生混合,可以单独收集利用,钛丝做导线不仅可以耐腐蚀,而且还具有导电性好的效果。

    本发明利用电化学方法,在电解槽阳极上溴离子被氧化成溴单质,生成的溴单质可被
    回收利用,在去除溴离子同时不生成其他副产物,安全高效的去除水中的溴离子,进而减
    少了后续工艺中潜在的臭氧副产物溴酸盐生成的机会,是一种无害化的技术,电化学方法
    是利用电能转化为化学能,电流在溶液中通过并促进化学反应的方法。与传统化学法比较,
    其不但减少了化学法投加大量氧化、还原性药剂的费用,同时不会引入副产物造成水的二
    次污染,是一种绿色无污染的技术。电解槽使用电极材料造价低,在低电流密度条件下工
    作,能耗低,氧化溴离子反应速度快,电流效率在70%~90%,溴离子去除率为82%~90%;
    同时生成的氢气可以回收利用,工艺简单,对运行管理要求低,适用于水源水中溴离子含
    量较高的给水厂作为预处理工艺使用。

    附图说明

    图1是电解池结构示意图。

    具体实施方式

    具体实施方式一:(请参考附图1)本实施方式的一种电解池包括电源7、槽体1、阳
    极3、阴极4和离子交换膜2,以碳毡作电解池的阳极3,以石墨作电解池的阴极4,离子
    交换膜将槽体分为阳极区5和阴极区6,阳极4、电源7和阴极4用钛丝导线8连接。

    本实施方式中阳极室和阴极室用离子交换膜隔开,使阴极产生氢气与阳极产生的溴单
    质不发生混合,可以单独收集利用,钛丝做导线不仅可以耐腐蚀,而且还具有导电性好的
    效果。本实施方式利用电化学方法,在电解槽阳极上溴离子被氧化成溴单质,生成的溴单
    质可被回收利用,在去除溴离子同时不生成其他副产物,安全高效的去除水中的溴离子,
    进而减少了后续工艺中潜在的臭氧副产物溴酸盐生成的机会,是一种无害化的技术,电化
    学方法是利用电能转化为化学能,电流在溶液中通过并促进化学反应的方法。与传统化学
    法比较,其不但减少了化学法投加大量氧化、还原性药剂的费用,同时不会引入副产物造
    成水的二次污染,是一种绿色无污染的技术。电解槽使用电极材料造价低,在低电流密度
    条件下工作,能耗低,氧化溴离子反应速度快,电流效率在70%~90%,溴离子去除率为
    82%~90%;同时生成的氢气可以回收利用,工艺简单,对运行管理要求低,适用于水源
    水中溴离子含量较高的给水厂作为预处理工艺使用。

    具体实施方式二:本实施方式的利用电解池去除饮用水中溴离子的方法按以下步骤进
    行:一、将去离子水加入电解池的阴极区6,同时将待处理饮用水加入电解池的阳极区5,
    待处理饮用水的溴离子浓度为0.1mg/L~2mg/L;二、通过外电源施加5V~20V的电压,
    控制电流密度为10mA/cm2~15mA/cm2,电解槽温度为23℃~28℃,反应20s~600s,完
    成饮用水中溴离子的去除。

    本实施方式利用电化学方法在电解槽中去除溴离子同时不生成其他副产物,安全高效
    的去除水中的溴离子,进而减少了后续工艺中潜在的臭氧副产物溴酸盐生成的机会,是一
    种无害化的技术,电化学方法是利用电能转化为化学能,电流在溶液中通过并促进化学反
    应的方法。与传统化学法比较,其不但减少了化学法投加大量氧化、还原性药剂的费用,
    同时不会引入副产物造成水的二次污染,是一种绿色无污染的技术。电解槽使用电极材料
    造价低,在低电流密度条件下工作,能耗低,氧化溴离子反应速度快,电流效率在
    70%~90%,溴离子去除率为82%~90%;同时生成的氢气可以回收利用,工艺简单,对运
    行管理要求低,适用于水源水中溴离子含量较高的给水厂作为预处理工艺使用。

    具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式二不同的是步骤一中待处理水的溴离子
    浓度为0.3mg/L~1.8mg/L。其它与具体实施方式二相同。

    具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式二不同的是步骤一中待处理水的溴离子
    浓度为1.0mg/L。其它与具体实施方式二相同。

    具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式二至四之一不同的是步骤二中电压为
    7V~18V。其它与具体实施方式二至四之一相同。

    具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式二至四之一不同的是步骤二中电压为
    10V。其它与具体实施方式二至四之一相同。

    具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式二至六之一不同的是步骤二中电流密度
    为11mA/cm2~14mA/cm2。其它与具体实施方式二至六之一相同。

    具体实施方式八:本实施方式与具体实施方式二至六之一不同的是步骤二中电流密度
    为12mA/cm2。其它与具体实施方式二至六之一相同。

    具体实施方式九:本实施方式与具体实施方式二至八之一不同的是步骤二中电解槽温
    度为24℃~26℃。其它与具体实施方式二至八之一相同。

    具体实施方式十:本实施方式与具体实施方式二至八之一不同的是步骤二中电解槽温
    度为25℃。其它与具体实施方式二至八之一相同。

    具体实施方式十一:本实施方式与具体实施方式二至十之一不同的是步骤二中反应
    50s~500s。其它与具体实施方式二至十之一相同。

    具体实施方式十二:本实施方式与具体实施方式二至十之一不同的是步骤二中反应
    200s。其它与具体实施方式二至十之一相同。

    具体实施方式十三:(参考附图1)本实施方式的利用电解池去除饮用水中溴离子的
    方法按以下步骤进行:一、将去离子水加入电解池的阴极区6,同时将待处理饮用水加入
    电解池的阳极区5,待处理饮用水的溴离子浓度为1mg/L,并用0.1M?HCl和NaOH调节
    pH值为7;二、通过电源7施加8V的电压,控制电流密度为10mA/cm2,电解槽温度为
    28℃,反应120s,完成饮用水中溴离子的去除。

    本实施方式的电解池包括电源7、槽体1、阳极3、阴极4和离子交换膜2,以碳毡作
    电解池的阳极3,以石墨作电解池的阴极4,离子交换膜将槽体分为阳极区5和阴极区6,
    阳极4、电源7和阴极4用钛丝导线8连接;阳极3与待处理饮用水的接触面积均为25cm2,
    阴极4与待处理饮用水的接触面积均为25cm2,两电极之间距离为4cm,电解池阳极区5
    和阴极区6的有效容积均为45cm3;

    本实施方式反应结束后检测溴离子转化率82%,电流效率78.5%,阳极区的pH值2.3,
    阴极区的pH值9.8。本实施方式利用电化学方法在电解槽中去除溴离子同时不生成其他
    副产物,安全高效的去除水中的溴离子,进而减少了后续工艺中潜在的臭氧副产物溴酸盐
    生成的机会,是一种无害化的技术,电化学方法是利用电能转化为化学能,电流在溶液中
    通过并促进化学反应的方法。与传统化学法比较,其不但减少了化学法投加大量氧化、还
    原性药剂的费用,同时不会引入副产物造成水的二次污染,是一种绿色无污染的技术。电
    解槽使用电极材料造价低,在低电流密度条件下工作,能耗低;同时生成的氢气可以回收
    利用,工艺简单,对运行管理要求低。

    具体实施方式十四:(参考附图1)本实施方式的利用电解池去除饮用水中溴离子的
    方法按以下步骤进行:一、将去离子水加入电解池的阴极区6,同时将待处理饮用水加入
    电解池的阳极区5,二、将去离子水加入电解池的阴极区,同时将待处理饮用水加入电解
    池的阳极区,待处理饮用水的溴离子浓度为1mg/L;三、通过电源7施加8V的电压,控
    制电流密度为10mA/cm2,电解槽温度为28℃,反应120s,完成饮用水中溴离子的去除。

    本实施方式的电解池与具体实施方式十三的电解池相同。

    本实施方式反应结束后检测溴离子转化率溴离子转化率85.5%,电流效率88%。本实
    施方式利用电化学方法在电解槽中去除溴离子同时不生成其他副产物,安全高效的去除水
    中的溴离子,进而减少了后续工艺中潜在的臭氧副产物溴酸盐生成的机会,是一种无害化
    的技术,电化学方法是利用电能转化为化学能,电流在溶液中通过并促进化学反应的方法。
    与传统化学法比较,其不但减少了化学法投加大量氧化、还原性药剂的费用,同时不会引
    入副产物造成水的二次污染,是一种绿色无污染的技术。电解槽使用电极材料造价低,在
    低电流密度条件下工作,能耗低;同时生成的氢气可以回收利用,工艺简单,对运行管理
    要求低。

    具体实施方式十五:(参考附图1)本实施方式的利用电解池去除饮用水中溴离子的
    方法按以下步骤进行:一、将去离子水加入电解池的阴极区6,同时将待处理饮用水加入
    电解池的阳极区5,二、将去离子水加入电解池的阴极区,同时将待处理饮用水加入电解
    池的阳极区,待处理饮用水的溴离子浓度为1mg/L;三、通过电源7施加8V的电压,控
    制电流密度为15mA/cm2,电解槽温度为28℃,反应120s,完成饮用水中溴离子的去除。

    本实施方式的电解池与具体实施方式十三的电解池相同。

    本实施方式反应结束后检测溴离子转化率70.5%,电流效率81%。本实施方式利用电
    化学方法在电解槽中去除溴离子同时不生成其他副产物,安全高效的去除水中的溴离子,
    进而减少了后续工艺中潜在的臭氧副产物溴酸盐生成的机会,是一种无害化的技术,电化
    学方法是利用电能转化为化学能,电流在溶液中通过并促进化学反应的方法。与传统化学
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    电解池的阳极区5,二、将去离子水加入电解池的阴极区,同时将待处理饮用水加入电解
    池的阳极区,待处理饮用水的溴离子浓度为1mg/L,按氯化钠的浓度为100mg/L向待处
    理饮用水中投加氯化钠,并用磷酸盐缓冲溶液调节pH值,混合均匀;三、通过电源7施
    加4V的电压,控制电流密度为15mA/cm2,电解槽温度为28℃,反应120s,完成饮用水
    中溴离子的去除;其中步骤二中的磷酸盐缓冲溶液中含有11.55g/L的Na2HPO4·12H2O,
    2.77g/L的NaH2PO4·2H2O,0.31g/L的NH4Cl和0.13g/L的KCl。

    本实施方式反应结束后检测溴离子转化率89.4%,电流效率电流效率90%。本实施方
    式利用电化学方法在电解槽中去除溴离子同时不生成其他副产物,安全高效的去除水中的
    溴离子,进而减少了后续工艺中潜在的臭氧副产物溴酸盐生成的机会,是一种无害化的技
    术,电化学方法是利用电能转化为化学能,电流在溶液中通过并促进化学反应的方法。与
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    副产物造成水的二次污染,是一种绿色无污染的技术。电解槽使用电极材料造价低,在低
    电流密度条件下工作,能耗低;同时生成的氢气可以回收利用,工艺简单,对运行管理要
    求低。

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