催化氧化去除水中氯离子的方法

本发明涉及水处理，尤其涉及一种催化氧化去除水中氯离子的方法。

背景技术：

1、在化工生产、冶金、印染、造纸、采矿、石油等行业的工业生产过程中，会产生和排放大量含氯废水，这些含氯废水中氯离子浓度高达2000～40000mg/l，这些氯离子的累积会严重腐蚀金属设备和管道，降低产品品质，还会造成水体和土壤的盐碱化。因此，在废水处理中去除水中氯离子是至关重要的。

2、目前，去除水中氯离子的常用方法包括蒸发结晶法、沉淀法、膜分离法、离子交换法等。其中，离子交换法常用的离子交换剂为离子交换树脂，其吸附量小，再生能力弱，解吸后的含氯溶液仍需处理；蒸发结晶法与膜分离经常联用，对膜分离浓缩后的高氯溶液进行蒸发结晶，得到混盐，混盐品质低难以销售而成为固态废物；沉淀法中常用的超高石灰铝法除氯形成的弗氏盐沉淀难以固液分离，含水量高，产生量大，成为固态废物。

3、现有的这些方法大多是对氯离子进行浓缩和富集，而浓缩富集后的氯离子通常以混盐或者沉淀的形式存在，成为固态废物，这些固态废物难以处理。此外，上述方法还存在工艺复杂、处理成本高等问题。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种催化氧化去除水中氯离子的方法，用以解决现有处理方法工艺复杂、成本高以及产生难以处理的混盐或沉淀等固态废物等问题中的至少一个。

2、本发明实施例提供了一种催化氧化去除水中氯离子的方法，其包括：步骤s1，对含氯溶液进行电解，以电催化氧化含氯溶液中的氯离子形成氯气；同时，向含氯溶液中添加过硫酸盐；步骤s2，对过硫酸盐进行活化，使过硫酸盐产生硫酸根自由基和羟基自由基，利用硫酸根自由基和羟基自由基催化氧化氯离子形成氯气；步骤s3，对氯气进行收集和处理。

3、基于上述方法的进一步改进，步骤s2中，对过硫酸盐进行活化，包括：对添加过硫酸盐的含氯溶液进行加热处理；和/或，向含氯溶液中添加过渡金属催化剂；和/或，对添加过硫酸盐的含氯溶液进行超声处理。

4、基于上述方法的进一步改进，对含氯溶液进行加热处理，包括：将含氯溶液加热至50～90℃；和/或，过渡金属催化剂包括过渡金属元素的氧化物和/或氢氧化物；和/或，超声处理的超声频率为20～800khz，超声密度为33～200w/cm2。

5、基于上述方法的进一步改进，含氯溶液中的氯离子被催化氧化后，得到处理后的低氯溶液；方法还包括：步骤s4，利用电容去离子法对低氯溶液进行浓缩处理，得到浓缩后的浓缩液和处理合格的净化液；步骤s5，将浓缩液返回至步骤s1中，以对浓缩液进行催化氧化处理。

6、基于上述方法的进一步改进，步骤s4中，利用电容去离子法对低氯溶液进行浓缩处理，包括：组装电容去离子装置，电容去离子装置包括反应腔、阳极和阴极；将低氯溶液持续输送至反应腔中，对阳极和阴极施加电源，使氯离子电化学吸附于阳极，反应腔内形成净化液；持续排出反应腔中净化液；当阳极吸附饱和后，交换电源的正负极，使阳极上吸附的氯离子脱附，在反应腔内形成浓缩液。

7、基于上述方法的进一步改进，阳极的电极材料包括：层状金属氢氧化物或者层状金属氧化物。

8、基于上述方法的进一步改进，方法还包括：制备层状金属氢氧化物或者层状金属氧化物；将层状金属氢氧化物或者层状金属氧化物与导电剂、粘接剂混合，得到电极材料；将电极材料涂覆于导电基体，得到电极。

9、基于上述方法的进一步改进，对氯气进行收集和处理，包括：将氯气输送至吸收洗涤液中进行至少一次吸收处理，直至处理后的气体达到排放标准。

10、基于上述方法的进一步改进，吸收洗涤液包括饱和石灰水或者氢氧化钠溶液。

11、基于上述方法的进一步改进，当吸收洗涤液中的次氯酸钙或者次氯酸钠的含量达到预定百分比后，对吸收洗涤液进行浓缩结晶；浓缩结晶后分离得到结晶母液，利用结晶母液配制吸收洗涤液。

12、与现有技术相比，本发明的去除氯离子的方法至少可实现如下有益效果之一：

13、1、本发明的实施例利用电催化氧化和过硫酸盐经活化产生的强氧化性自由基催化氧化，将氯离子氧化成易于处理的氯气，可以高效地去除水中的氯离子，无需复杂设备、能耗低、可长期使用，且操作简便，安全、清洁、无污染。

14、2、本发明的实施例将催化氧化和电容去离子技术耦合，对含氯溶液进行多级除氯处理，使得含氯溶液中氯离子的去除率可以达到95％以上。其中，含氯溶液经过催化氧化脱氯得到的低氯溶液经过电容去离子技术浓缩处理，得到浓缩的高氯溶液和处理合格的水，浓缩的高氯溶液可以返回至原含氯溶液中继续进行催化氧化，处理合格的水可以正常使用。

15、3、本发明的实施例利用电催化氧化和强氧化性的自由基氧化氯离子并生成氯气，将生成的氯气通入吸收洗涤液中进行吸收，生成含次氯酸盐的溶液，该溶液产品可以用于水处理的氧化、消毒等工业应用中，从而解决了现有技术处理氯离子生成沉淀和混盐等废物难以利用的问题，实现了氯离子的资源化利用。

16、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种催化氧化去除水中氯离子的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s2中，对所述过硫酸盐进行活化，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氯溶液中的氯离子被电催化氧化以及利用所述硫酸根自由基和羟基自由基催化氧化后，得到处理后的低氯溶液；所述方法还包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤s4中，利用电容去离子法对所述低氯溶液进行浓缩处理，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述阳极的电极材料包括：层状金属氢氧化物或者层状金属氧化物。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述氯气进行收集和处理，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述吸收洗涤液包括饱和石灰水或者氢氧化钠溶液。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

技术总结
本发明涉及一种催化氧化去除水中氯离子的方法，属于水处理技术领域。该方法包括：步骤S1，对含氯溶液进行电解，以电催化氧化含氯溶液中的氯离子形成氯气；同时，向含氯溶液中添加过硫酸盐；步骤S2，对过硫酸盐进行活化，使过硫酸盐产生硫酸根自由基和羟基自由基，利用硫酸根自由基和羟基自由基催化氧化氯离子形成氯气；步骤S3，对氯气进行收集和处理。本发明的实施例利用电催化氧化和过硫酸盐经活化产生的强氧化性自由基催化氧化，将氯离子氧化成易于处理的氯气，可以高效地去除水中的氯离子，无需复杂设备、能耗低、可长期使用，且操作简便，安全、清洁、无污染。

技术研发人员：周国莉,段理哲,曹亦俊,李国胜,李鹏,滕道光
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/29