纳滤(NF)浓水中同时含有难降解有机物和高浓度盐分(NaCl, Na₂SO₄),处理难度大。传统的电渗析(ED)只能分离盐,不能降解有机物;电化学氧化(EO)能降解有机物,但受浓水高盐度的影响复杂。本研究巧妙地将EO与ED集成在一个膜堆中。该膜堆由两端的阴阳极和中间交替排列的双极膜(BPM)、阴离子交换膜(AEM)、阳离子交换膜(CEM)构成,形成多个功能隔室。纳滤浓水首先进入一个循环隔室。在电场下,Cl⁻等阴离子通过AEM进入相邻的阳极室,在阳极被氧化为活性氯(Cl₂/HOCl/ClO⁻);同时,带有有机物的水流被引导流过阳极室,在此处有机物被阳极产生的·OH和活性氯协同高效降解。而SO₄²⁻等阴离子则通过另一AEM进入与BPM邻接的酸室,与BPM产生的H⁺结合生成H₂SO₄;Na⁺等阳离子进入碱室,与OH⁻结合生成NaOH。这样,在一个设备内同步实现了:有机物的深度氧化降解、NaCl向活性氯的转化(并用于氧化)、以及Na₂SO₄向酸碱的转化回收。该系统实现了污染物和盐分的协同、分质、资源化处理,为NF浓水零排放提供了崭新的技术路线。
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