一种电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成装置及其工艺

1.本发明涉及的废水废气联合处理技术领域，尤其涉及一种电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成装置及其工艺。


背景技术：

2.在石化、印刷、制药和燃料等领域会产生大量废水和废气，其中废水中的硫化物和废气中的甲醛都是有毒有害，对人体和环境均能造成巨大伤害。因此寻求一种简单、温和、高效、无二次污染的处理方法对人类健康和环境发展都具有重要意义。
3.传统的含硫废水的处理方法有酸化吸收法，汽提法，化学凝絮法，空气氧化法等，酸化法是在酸性条件下将s
2-转化成h2s气体，由于硫化氢具有毒性和腐蚀性，因此对设备的耐腐蚀和防泄漏提出了较高的要求；汽提法是利用空气将废水中的硫化物吹脱出来，由于能耗较大，工艺复杂，含硫量低的废水并不适用；化学絮凝法实在废水中加入亚铁盐或铁盐，生成难溶盐后分离去除，对于高浓度含硫废水，耗药量也急剧增加；空气氧化法是利用空气将s
2-氧化成无毒的硫代硫酸盐和硫酸盐，但是氧气在水中的溶解度较低，单纯的气液传质效率很低。目前电化学法操作简便，能耗低，无二次污染，副产物高附加值等特点在脱硫领域中越来越受关注。
4.工业生产中的甲醛废气一般浓度较低，难以净化，常见的处理方法有分子筛吸附法、催化氧化法、催化燃烧等方法，分子筛吸附法主要利用固体分子筛(活性炭分子筛和沸石分子筛)对废气中有毒有害物质进行吸附，当分子筛达到饱和后进行脱附，吸附剂需要定期更换和再生，这极大限制了吸附法的应用；催化氧化法是利用氧化剂在催化剂的作用下将甲醛氧化成二氧化碳和水，但是催化剂往往是贵金属催化剂且催化剂易中毒失活，增加了处理工艺的成本；燃烧法是利用催化燃烧技术将甲醛深度氧化成二氧化碳和水，这需要额外的加热设备和造成能量的浪费。由于甲醛在碱性条件下会表现出强氧化性，所以在弱氧化剂的作用下可以将甲醛氧化成甲酸钠等产品而受到关注。
5.在工业生产中，含硫废水的产生往往伴随着甲醛废气的产生，利用电解法处理含硫废水和利用甲醛在碱液中的氧化性降解甲醛具有操作简便，能耗低，无二次污染，副产物高附加值等特点而受到广泛关注，但现有的装置存在以下几个问题：第一，目前含硫废水处理装置和甲醛净化装置往往是独立的两套装置，这样不仅浪费了有限的生产面积，而且两套装置独立运行无疑会增加处理成本；第二，现有工艺往往将甲醛过度氧化成水和二氧化碳这种毫无经济价值的产物；第三，脱除甲醛往往面临消耗大量的氧化剂和吸附剂，这无疑进一步增加处理成本。


技术实现要素：

6.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
7.鉴于上述现有电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成装置存在的问题，提出了本发明。
8.因此，本发明目的是提供一种电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成装置，其目的在于：能够利用该装置进行同步处理含硫废水和甲醛工艺。
9.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：电解池包括吸收区、阳极区和阴极区，其中所述吸收区设置于所述阳极区的上方，且所述阳极区连接至所述阴极区的一端；所述吸收区与所述阳极区之间无隔断，且所述阳极区通过oh-选择性透过膜与所述阴极区分割；以及，所述阳极区通过恒压直流电源与所述阴极区相连，且所述恒压直流电源通过滑动开关机构与所述阳极区相连。
10.作为本发明所述电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成装置的一种优选方案，其中：所述吸收区包括设置在其外表面的尾气出气口、设置在所述尾气出气口上的尾气检测器、设置在所述吸收区内的布水机构、设置在所述吸收区内不锈钢填料支撑网板并位于所述布水机构下方的填料机构，以及将废气释放至所述填料机构并设置在所述阳极区中的布气机构，且所述布气机构与所述尾气监测器相连。
11.作为本发明所述电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成装置的一种优选方案，其中：所述阳极区包括于其内部依次设置有多个的阳极棒、设置在所述阳极棒一端并与所述恒压直流电源正极相连的第一导电金属棒、设置在所述阳极区一端并位于所述阳极棒下方的阳极液进出口，以及设置在所述阳极区内表面的平面。
12.作为本发明所述电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成装置的一种优选方案，其中：所述阴极区包括设置在所述其内部的阴极板、设置在所述阴极板一端并与所述恒压直流电源负极相连的第二导电金属棒、设置在所述阴极区外表面并与其氢气出气口相连的氢气储罐、设置在所述氢气储罐外表面的压力表，以及设置在所述阴极区一端并位于所述阴极板下方的阴极液进液口。
13.作为本发明所述电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成装置的一种优选方案，其中：所述布水机构包括固定在所述吸收区内横置的水管、设置在所述水管外表面的若干喷头、设置在所述喷头上的喷嘴，所述喷头通过螺纹与所述水管相连。
14.作为本发明所述电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成装置的一种优选方案，其中：所述布气机构采用不锈钢空心长方体结构，且其上方开设有多个小孔便于气体释放；
15.所述阳极棒和阴极板的外表面涂覆有双功能催化剂。
16.作为本发明所述电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成装置的一种优选方案，其中：所述滑动开关机构为拨片，包括设置在其外表面的第一铜片，，以及固定在所述滑动开关机构不同阳极端的第二铜片和电源端的第三铜片，所述第一铜片分别与不同的阳极电极相连的第二铜片和电源端的第三铜片接触，通过拨动滑动开关机构拨片控制不同的阳极棒工作与停歇；所述阴极区还包括设置在所述氢气储罐外表面并与氢气出气口相连的干燥器。
17.鉴于上述现有电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成工艺存在的问题，提出了本发明。
18.因此，本发明另一个目的是提供一种电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成工艺，其目的在于：能够利用该方法进行同步处理含硫废水和甲醛工艺。
19.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：催化剂制备方法和硫磺及甲酸获取方法；其中，催化剂制备方法如下：混合基础材料溶于去离子水进入反应釜反应，获得催化剂前驱体粉末；将前驱体粉末进行煅烧；得到煅烧的粉末将其与水、乙醇和nafion溶液混合得到悬浊液；将悬浊液涂覆于阳极棒和阴极板外表面风干；
20.其中，同步处理含硫废水和甲醛方法如下：输送废水至阳极区和阴极区；运行电解设备并氧化和还原反应，同时检测尾气是否达标；若达标，则排放；若不达标，则与甲醛和废气一起处理；随后切换阳极棒并重复反应，循环返回至检测尾气是否达标，直至处理待处理液并结束。
21.作为本发明所述电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成工艺的一种优选方案，其中：所述催化剂制备方法具体为：将氟化铵、尿素和硝酸铁、硝酸镍和硝酸钴一种或两种以上溶于去离子水中，制得混合溶液；将上述混合溶液加入到不锈钢高压反应釜中，140℃反应8h后，经过离心、洗涤和烘干获得催化剂前驱体粉末；将催化剂前驱体粉末置于管式煅烧炉中上游放置次亚磷酸钠作为磷源并且350℃退火煅烧2h后获得过渡金属磷化物的粉末；将制备地过渡金属磷化物粉末与水、乙醇和nafion溶液混合，超声得到均一分散的悬浊液，并将该悬浊液涂覆在阴极板和阳极棒表面，风干备用。
22.作为本发明所述电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成工艺的一种优选方案，其中：具体采用以下步骤：打开第一阀门和第四阀门，分别将含硫废水输送至阳极区和阴极区直至淹没所有阳极棒和阴极板；接通恒压直流电源，控制电解电压在0.5-10v，阳极区持续发生s
2-氧化反应，生成的硫磺附着在阳极棒表面；阴极区持续发生h
+
还原反应，产生的h2被氢气回收罐收集，副产物oh-穿过oh-选择性透过膜向阳极区迁移；电解一段时间后，阳极棒表面被硫磺完全覆盖，此时拨动滑动开关的拨片，切换不同的阳极棒，重复反应继续去除废水中s
2-,而切换前的工作电极中覆盖的硫磺在oh-作用下生成多硫化物直至全部溶解后再应用于下一次电解过程；待阳极区s
n2-的浓度足够大时，打开第二阀门，启动水泵将阳极液输送至布水机构中，同时将含甲醛的废气通过布气机构释放，甲醛被氧化成甲酸钠，而s
n2-被还原成s
2-继续在阳极被氧化，尾气经过尾气检测器，达标尾气直接排放至大气，未达标尾气与甲醛废气一起输送至布气机构；待阳极液中s
2-达标后，打开第三阀门，将待处理的阳极液输送出阳极区，向阳极液中加入废酸，获得硫磺和甲酸。
23.本发明的有益效果：
24.(1)、本发明利用多硫化物的弱还原性和甲醛在碱性条件下的氧化性，将含硫废水电解装置和甲醛氧化吸收装置集成在一起，不仅可以实现含硫废水中硫化物的高效去除，还能同步去除甲醛废气中的甲醛，而且副产物附加值较高，解决了装置占地面积大，处理成本高等行业难题，具有良好的应用前景；
25.(2)、本发明利用电解硫化物产生的多硫化物去氧化甲醛，不仅避免了其他氧化剂的使用，而且能避免甲醛的过度氧化，进而提高甲醛氧化产物的附加值；
26.(3)、本发明通过设置阴离子交换膜，使阴极区反应生成的oh-富集到阳极，并配合滑动开关控制阳极电极之间的切换，在不额外加碱的条件下，实现了废水中的的硫化物高效去除，解决了电解硫化物废水中阳极易钝化造成停工及电极再生等行业难题。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
28.图1为本发明电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成装置整体结构示意图。
29.图2为本发明电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成装置图1中滑动开关机构结构示意图。
30.图3为本发明电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成工艺的催化剂制备方法流程示意图。
31.图4为本发明电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成工艺的同步处理含硫废水和甲醛方法结构示意图。
具体实施方式
32.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
33.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
34.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
35.再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
36.实施例1
37.参照图1～2，为本发明第一个实施例，提供了一种电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成装置，此电解池f装置包括吸收区100、阳极区200和阴极区300。
38.其中，吸收区100设置于阳极区200的上方，且阳极区200连接至阴极区300的一端；吸收区100与阳极区200之间无隔断，且阳极区200通过oh-选择性透过膜201与阴极区300分割；以及，阳极区200通过恒压直流电源202与阴极区300相连，且恒压直流电源202通过滑动开关机构206与阳极区200相连。
39.利用将含硫废水输送至阳极区200和阴极区300，利用恒压直流电源202进行电解，让阳极区200发生氧化反应，而阴极区300产生还原反应，再被进行收集，最后副产物oh-穿过oh-选择性透过膜201向阳极区200迁移，电解完后利用滑动开关机构206进行切换，重复使用生成多硫化物直至全部溶解后再应用于下一次电解过程，直至阳极区200内s
n2-的浓度足够大，即可进行释放并氧化，然后选择排放尾气或者不排放再次进行处理，最后当达标，将待处理的阳极液输送出阳极区200，向阳极液中加入废酸，获得硫磺和甲酸。
40.使用过程中，吸收区100包括设置在其外表面的尾气出气口101、设置在尾气出气
口101上的尾气检测器102、设置在吸收区100内的布水机构103、设置在吸收区100内不锈钢填料支撑网板105并位于布水机构103下方的填料机构104，以及将废气释放至填料机构104并设置在阳极区200中的布气机构106，且布气机构106与尾气监测器102相连。
41.利用尾气监测器102检测尾气中甲醛的浓度，当甲醛浓度符合排放标准时直接排放至大气，而当尾气中的甲醛浓度不符合排放标准时，甲醛尾气将会再次进入布气机构106中。
42.填料机构104的填料为陶瓷片填料、塑料空心球填料或不锈钢环填料等的任意一种，并在下方设有不锈钢填料支撑网板105。
43.布水机构103包括固定在吸收区100内横置的水管103a、设置在水管103a外表面的若干喷头103b、设置在喷头103b上的喷嘴103c，喷头103b通过螺纹与水管103a相连，布气机构106采用不锈钢空心长方体结构，且其上方开设有多个小孔便于气体释放。
44.喷头103b的喷嘴103c设置为半球形，并在半球面上开设有若干个小孔，并且每个喷头103b是通过螺纹与水管103a相连，便于单独更换任意的喷头103b。
45.阳极区200包括于其内部依次设置有多个的阳极棒203、设置在阳极棒203一端并与恒压直流电源202正极相连的第一导电金属棒204、设置在阳极区200一端并位于阳极棒203下方的阳极液进出口205，以及设置在阳极区200内表面的平面207。
46.滑动开关机构206为拨片，包括设置在其外表面的第一铜片206a，，以及固定在所述滑动开关机构206不同阳极端的第二铜片206b和电源端的第三铜片206c，第一铜片206a分别与不同的阳极电极相连的第二铜片206b和电源端的第三铜片206c接触，通过拨动滑动开关机构206拨片控制不同的阳极棒203工作与停歇。
47.阴极区300包括设置在其内部的阴极板301、设置在阴极板301一端并与恒压直流电源202负极相连的第二导电金属棒302、设置在阴极区300外表面并与其氢气出气口相连的氢气储罐303、设置在氢气储罐303外表面的压力表304，以及设置在阴极区300一端并位于阴极板301下方的阴极液进液口305。
48.阳极棒203和阴极板301的外表面涂覆有双功能催化剂，阴极区300还包括设置在氢气储罐303外表面并与氢气出气口相连的干燥器306，干燥器306内填充有干燥剂，干燥剂能够采用但不限于硅胶颗粒、氯化钙或氧化钙中的一种。
49.实施例2
50.参照图3，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是：双功能催化剂的合成方式。
51.其中，催化剂制备方法如下：
52.混合基础材料溶于去离子水进入反应釜反应，获得催化剂前驱体粉末；
53.将前驱体粉末进行煅烧；
54.得到煅烧的粉末将其与水、乙醇和nafion溶液混合得到悬浊液；
55.将悬浊液涂覆于阳极棒203和阴极板301外表面风干。
56.相较于上述内容，进一步的，有具化为如下方案：
57.将氟化铵、尿素和硝酸铁、硝酸镍和硝酸钴一种或两种以上溶于去离子水中，制得混合溶液；
58.将上述混合溶液加入到不锈钢高压反应釜中，140℃反应8h后，经过离心、洗涤和
烘干获得催化剂前驱体粉末；
59.将催化剂前驱体粉末置于管式煅烧炉中上游放置次亚磷酸钠作为磷源并且350℃退火煅烧2h后获得过渡金属磷化物的粉末；
60.将制备地过渡金属磷化物粉末与水、乙醇和nafion溶液混合，超声得到均一分散的悬浊液，并将该悬浊液涂覆在阴极板和阳极棒表面，风干备用。
61.相较于上述方案，更加进一步的，合成双功能催化剂的具体操作流程有三步，分别为：
62.(1)水热合成氢氧化钴前驱体粉末(co(oh)2)：
63.用量筒准确称量40ml去离子水，移液枪量取1500μl 2mol/l的co(no3)2溶液；
64.准确称量0.36g尿素和0.18g氟化铵溶于上述溶液中，加入洁净的磁子搅拌10min后磁铁将磁子吸出，将混合溶液转移至不锈钢反应釜中，将反应釜外套装好后，水热140℃反应8小时；
65.反应结束后用一支洁净的小勺子刮取反应釜内壁及底面的粉红色沉淀物，将含有催化剂前驱体的悬浊液转移至10ml的离心管中，以6000r/min的转速离心5min，倒掉离心管中的上清液，并用去离子水和无水乙醇分别冲洗三次并重复上述离心操作，最后将催化剂前驱体烘干以备第二步使用。
66.(2)退火煅烧将上述氢氧化钴转化成磷化钴：
67.准确称量0.53g的次亚磷酸钠和0.28g上述氢氧化钴粉末，将次亚磷酸钠和氢氧化钴分别置于石英舟的上游和下游，并转移至管式煅烧炉的中心处，以2℃/min的升温速率，将温度升至350℃退火煅烧2小时，然后自然冷却至室温以备第三步使用。
68.(3)将催化剂粉末涂覆到电极表面：
69.用量筒准确量取42ml的去离子水和22ml的无水乙醇，先用量筒准确量取5ml nafion再用移液枪量取600μl nafion溶液，将上述磷化钴粉末与粘接剂溶液混合超声30min，超声结束后，将含磷化钴的悬浊液涂覆在电极表面，保证电极表面的负载量在0.2mg/cm2，然后风干备用。
70.其余结构与实施例1的结构相同。
71.实施例3
72.参照图1、2、4，为本发明的第三个实施例，该实施例不同于第二个实施例的是：同步处理含硫废水和甲醛工艺。
73.其使用过程中，同步处理含硫废水和甲醛方法流程为：
74.输送废水至阳极区和阴极区；
75.运行电解设备并氧化和还原反应，同时检测尾气是否达标；
76.若达标，则排放；
77.若不达标，则与甲醛和废气一起处理；
78.随后切换阳极棒并重复反应，循环返回至检测尾气是否达标，直至处理待处理液并结束。
79.相较于实施例2，进一步的，整体的具体操作流程为：
80.打开第一阀门401和第四阀门405，分别将含硫废水输送至阳极区200和阴极区300直至淹没所有阳极棒203和阴极板301；
81.接通恒压直流电源202，控制电解电压在0.5-10v，阳极区200持续发生s
2-氧化反应，生成的硫磺附着在阳极棒203表面；阴极区300持续发生h
+
还原反应，产生的h2被氢气回收罐303收集，副产物oh-穿过oh-选择性透过膜201向阳极区200迁移；
82.电解一段时间后，阳极棒203表面被硫磺完全覆盖，此时拨动滑动开关机构206的拨片，切换不同的阳极棒203，重复反应继续去除废水中s
2-,而切换前的工作电极中覆盖的硫磺在oh-作用下生成多硫化物直至全部溶解后再应用于下一次电解过程；
83.待阳极区200中s
n2-的浓度足够大时，打开第二阀门402，启动水泵403将阳极液输送至布水机构103中，同时将含甲醛的废气通过布气机构106释放，甲醛被氧化成甲酸钠，而s
n2-被还原成s
2-继续在阳极被氧化，尾气经过尾气检测器102，达标尾气直接排放至大气，未达标尾气与甲醛废气一起输送至布气机构106；
84.待阳极液中s
2-达标后，打开第三阀门404，将待处理的阳极液输送出阳极区200，向阳极液中加入废酸，获得硫磺和甲酸。
85.其余结构与实施例2的结构相同。
86.重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本技术的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
87.此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。
88.应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成装置，其特征在于：电解池(f)包括吸收区(100)、阳极区(200)和阴极区(300)，所述吸收区(100)设置于所述阳极区(200)的上方，且所述阳极区(200)连接至所述阴极区(300)的一端；所述吸收区(100)与所述阳极区(200)之间无隔断，且所述阳极区(200)通过oh-选择性透过膜(201)与所述阴极区(300)分割；以及，所述阳极区(200)通过恒压直流电源(202)与所述阴极区(300)相连，且所述恒压直流电源(202)通过滑动开关机构(206)与所述阳极区(200)相连。2.根据权利要求1所述的电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成装置，其特征在于：所述吸收区(100)包括设置在其外表面的尾气出气口(101)、设置在所述尾气出气口(101)上的尾气检测器(102)、设置在所述吸收区(100)内的布水机构(103)、设置在所述吸收区(100)内不锈钢填料支撑网板(105)并位于所述布水机构(103)下方的填料机构(104)，以及将废气释放至所述填料机构(104)并设置在所述阳极区(200)中的布气机构(106)，且所述布气机构(106)与所述尾气监测器(102)相连。3.根据权利要求2所述的电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成装置，其特征在于：所述阳极区(200)包括于其内部依次设置有多个的阳极棒(203)、设置在所述阳极棒(203)一端并与所述恒压直流电源(202)正极相连的第一导电金属棒(204)、设置在所述阳极区(200)一端并位于所述阳极棒(203)下方的阳极液进出口(205)，以及设置在所述阳极区(200)内表面的平面(207)。4.根据权利要求3所述的电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成装置，其特征在于：所述阴极区(300)包括设置在所述其内部的阴极板(301)、设置在所述阴极板(301)一端并与所述恒压直流电源(202)负极相连的第二导电金属棒(302)、设置在所述阴极区(300)外表面并与其氢气出气口相连的氢气储罐(303)、设置在所述氢气储罐(303)外表面的压力表(304)，以及设置在所述阴极区(300)一端并位于所述阴极板(301)下方的阴极液进液口(305)。5.根据权利要求4所述的电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成装置，其特征在于：所述布水机构(103)包括固定在所述吸收区(100)内横置的水管(103a)、设置在所述水管(103a)外表面的若干喷头(103b)、设置在所述喷头(103b)上的喷嘴(103c)，所述喷头(103b)通过螺纹与所述水管(103a)相连。6.根据权利要求5所述的电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成装置，其特征在于：所述布气机构(106)采用不锈钢空心长方体结构，且其上方开设有多个小孔便于气体释放；所述阳极棒(203)和阴极板(301)的外表面涂覆有双功能催化剂。7.根据权利要求4～6任一所述的电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成装置，其特征在于：所述滑动开关机构(206)为拨片，包括设置在其外表面的第一铜片(206a)，以及固定在所述滑动开关机构(206)不同阳极端的第二铜片(206b)和电源端的第三铜片(206c)，所述第一铜片(206a)分别与不同的阳极电极相连的第二铜片(206b)和电源端的第三铜片(206c)接触，通过拨动滑动开关机构(206)拨片控制不同的阳极棒(203)工作与停歇；所述阴极区(300)还包括设置在所述氢气储罐(303)外表面并与氢气出气口相连的干燥器(306)。
8.一种电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成工艺，其特征在于：包括权利要求1～7任一所述的电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成装置，还包括催化剂制备方法和同步处理含硫废水和甲醛方法；其中，催化剂制备方法如下：混合基础材料溶于去离子水进入反应釜反应，获得催化剂前驱体粉末；将前驱体粉末进行煅烧；得到煅烧的粉末将其与水、乙醇和nafion溶液混合得到悬浊液；将悬浊液涂覆于阳极棒(203)和阴极板(301)外表面风干；其中，同步处理含硫废水和甲醛方法如下：输送废水至阳极区和阴极区；运行电解设备并氧化和还原反应，同时检测尾气是否达标；若达标，则排放；若不达标，则与甲醛和废气一起处理；随后切换阳极棒并重复反应，循环返回至检测尾气是否达标，直至处理待处理液并结束。9.根据权利要求8所述的电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成工艺，其特征在于：所述催化剂制备方法具体为：将氟化铵、尿素和硝酸铁、硝酸镍和硝酸钴一种或两种以上溶于去离子水中，制得混合溶液；将上述混合溶液加入到不锈钢高压反应釜中，140℃反应8h后，经过离心、洗涤和烘干获得催化剂前驱体粉末；将催化剂前驱体粉末置于管式煅烧炉中上游放置次亚磷酸钠作为磷源并且350℃退火煅烧2h后获得过渡金属磷化物的粉末；将制备地过渡金属磷化物粉末与水、乙醇和nafion溶液混合，超声得到均一分散的悬浊液，并将该悬浊液涂覆在阴极板和阳极棒表面，风干备用。10.根据权利要求8或9所述的电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成工艺，其特征在于：同步处理含硫废水和甲醛方法具体采用以下步骤：打开第一阀门(401)和第四阀门(405)，分别将含硫废水输送至阳极区(200)和阴极区(300)直至淹没所有阳极棒(203)和阴极板(301)；接通恒压直流电源(202)，控制电解电压在0.5-10v，阳极区(200)持续发生s
2-氧化反应，生成的硫磺附着在阳极棒(203)表面；阴极区(300)持续发生h
+
还原反应，产生的h2被氢气回收罐(303)收集，副产物oh-穿过oh-选择性透过膜(201)向阳极区(200)迁移；电解一段时间后，阳极棒(203)表面被硫磺完全覆盖，此时拨动滑动开关机构(206)的拨片，切换不同的阳极棒(203)，重复反应继续去除废水中s
2-,而切换前的工作电极中覆盖的硫磺在oh-作用下生成多硫化物直至全部溶解后再应用于下一次电解过程；待阳极区(200)s
n2-的浓度足够大时，打开第二阀门(402)，启动水泵(403)将阳极液输送至布水机构(103)中，同时将含甲醛的废气通过布气机构(106)释放，甲醛被氧化成甲酸钠，而s
n2-被还原成s
2-继续在阳极被氧化，尾气经过尾气检测器(102)，达标尾气直接排放至大气，未达标尾气与甲醛废气一起输送至布气机构(106)；
待阳极液中s
2-达标后，打开第三阀门(404)，将待处理的阳极液输送出阳极区(200)，向阳极液中加入废酸，获得硫磺和甲酸。

技术总结
本发明公开了一种电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成装置及其工艺，电解池包括吸收区、阳极区和阴极区，其中所述吸收区设置于所述阳极区的上方，且所述阳极区连接至所述阴极区的一端；所述吸收区与所述阳极区之间无隔断，且所述阳极区通过OH-选择性透过膜与所述阴极区分割。该电化学法同步处理含硫废水和甲醛集成装置及其工艺，含硫废水进入电解池内，阴极产生的OH-迁移到阳极区与阳极表面析出的硫磺和S


技术研发人员：刘英杰 禚效通 郝晓琼 顾培洋
受保护的技术使用者：常州大学
技术研发日：2023.05.30
技术公布日：2023/9/22