一种基于电化学与化学串联氧化实现含硫废水资源化利用的方法与应用
技术特征:
1.一种基于电化学与化学串联氧化实现含硫废水资源化利用的方法,其特征在于,包括以下步骤:
2. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤s1中,含硫离子溶液采用硫化钠的水溶液或硫化钠与氢氧化钠的混合溶液,硫离子浓度为1-4 mol l-1。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤s1中,所述金属硫化物原位生长的催化电极中,金属硫化物包括硫化镍、硫化铜、硫化钴中的一种或多种的组合;催化电极的基底材料包括泡沫镍、碳纸、碳布中的一种。
4. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤s1中,所述阴极采用pt/c电极;阴极电解液选自氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液中的一种或多种的组合,阴极电解液的浓度为0.1-4 mol l-1。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述离子交换膜采用碳修饰的钠离子交换膜,其制备方法包括以下步骤:将nafion膜先后置于双氧水和氢氧化钠溶液中进行浸泡,洗涤干燥后,在双层表面涂覆活性炭与聚四氟乙烯混合水系分散浆料,经干燥处理,即得到表面覆盖有碳层的钠离子交换膜。
6. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤s2中,所述电解反应采用恒电压电解模式或恒电流电解模式;当采用恒电压电解模式时,电压为0.4 - 1.5 v;当采用恒电流电解模式时,电流为10 ma cm-2 - 1 a cm-2。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤s3中,所述金属硫化物粉末催化材料由过渡金属的盐溶液与二硫化钠溶液共沉淀,再经过滤、洗涤、干燥制得。
8. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤s3中,化学湿式氧化反应在20-80 ℃的搅拌条件下进行,搅拌的转速为1-1000 rpm,反应过程中以1-500 sccm的流速通入空气或氧气。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤s4中,浓缩采用减压蒸发的方式进行,减压蒸发的温度为60-80℃。
10.一种根据权利要求1-9中任一项所述的方法在处理含硫废水中的应用,其特征在于,所述含硫离子溶液为工业生产中利用氢氧化钠溶液吸收硫化氢气体后产生的含硫离子废水。
技术总结
本发明提供一种基于电化学与化学串联氧化实现含硫废水资源化利用的方法,属于含硫废水处理与资源化利用以及电化学析氢技术领域。该方法以富含高浓度硫离子的废水作为底物,采用电化学氧化方法,将其在阳极端电催化氧化至多硫化物,并与氢析出反应耦合,在阴极产生高纯氢气;同时采用钠离子交换膜在阴极实现碱回收,构建低能耗的硫离子氧化辅助电解水产氢的两电极体系。进一步地,将阳极得到的多硫化钠溶液利用金属硫化物粉末催化材料催化氧化并过滤结晶制备硫代硫酸钠,得到高附加值产品。本发明采用电化学+化学串联方法可同时实现含硫废液的处理与高附加值物质的生产,是一种结合环境治理与清洁能源产氢的新方案,具有重要的意义与应用前景。
技术研发人员:张兵,裴羽厚,张庆印,李迪
受保护的技术使用者:浙江大学杭州国际科创中心
技术研发日:
技术公布日:2024/11/18
技术研发人员:张兵,裴羽厚,张庆印,李迪
技术所有人:浙江大学杭州国际科创中心
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