CN112897650B - 一种废水处理装置、其制备方法及处理废水的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种废水处理装置、其制备方法及处理废水的方法。所述废水处理装置包括：阳极，所述阳极为纳米尖端电极；阴极；和电源；其中，所述阳极包括基体，所述基体包括纳米尖端部分，所述尖端部分的曲率半径为小于200nm。采用该废水处理装置对废水进行处理时，可以有效的在电极表面构建一个氯离子富集、pH更低、温度更高的尖端微场，进而提升氯间接氧化的效率，强化污染物的去除，同时减少电能的消耗；并且电极加工简单，操作难度低。

Description

一种废水处理装置、其制备方法及处理废水的方法

技术领域

本申请涉及但不限于水处理技术领域，具体地，涉及但不限于一种废水处理装置、其制备方法及处理废水的方法。

背景技术

随着社会经济的迅速发展，大量的无机氮(例如：氨、硝酸盐、亚硝酸盐等)废水排入天然水体，对人类和生态系统的安全形成了潜在威胁。据《中国统计年鉴》统计，2017年我国废水污染物中氨氮排放量为139.51万吨，总氮排放量216.46万吨，是主要污染物之一。为了应对日益增加的自然界“氮”负荷，已经开发了各种用于去除氨氮的技术。

其中，低浓度的氨氮废水(AN＜500mg/L)可以被传统的生物法通过硝化反硝化的方式去除，高浓度的氨氮废水(AN＞5000mg/L)可以通过汽提的方式去除。介于二者之间的中高浓度的氨氮废水(500mg/L＜AN＜5000mg/L)是氨氮废水处理领域的热点和难点。该浓度条件的废水包含冶金、化肥、皮革、养殖等工业的企业废水、垃圾渗滤液、厌氧消化液等。中高浓度的氨氮废水，由于C/N太低，无法通过生物法处理；采用汽提的方式则能耗过大；反渗透等膜处理方式则需二次处理；折点加氯法和磷酸铵镁沉淀法则需要投加大量药剂。

鉴于以上原因，电化学高级氧化工艺(electrochemical advanced oxidationprocess，EAOP)作为一种新型的环境友好技术被提出来用于中高浓度氨氮废水处理，其突出优势包括无二次污染问题、无需外加药剂、易于设备化和实现自动化控制等。在电化学高级氧化氧化工艺中，活性氯介导的间接氧化是一种常用的方法。因为活性氯的氧化还原电位适中，能将水中的氨氮大部分氧化为氮气而不是硝酸根或亚硝酸根。如果废水流中存在足够的氯离子(＞300mg/L)，则该方法比直接氧化更快，更有效且更具成本效益。除氨氮外，活性氯介导的电化学高级氧化也能去除废水中有机物和消毒，同时增加废水的可生化性(生化需氧量/化学需氧量，biochemical oxygen demand/chemical oxygen demand，BOD/COD)。

因为活性氯能够有效的降解水中的污染物，因此越来越多的研究将产氯与水处理相结合。但是因为污染水体和氯碱工业的原液差别巨大，导致了直接将用于产氯的金属阳极(又称形稳性阳极，dimensional stable anode，DSA)用于水处理又存在一些不利条件，主要包括以下几个方面：

(1)氯碱工业中所用的饱和食盐水氯离子浓度为5mol/L以上，电解时析氯的电流密度能够达到98％以上，属于表面控制过程，而废水中氯离子浓度一般在0.05mol/L以下，通电时表面氯离子会快速的降低，属于扩散控制过程；

(2)氯碱工业中pH一般为2，而实际废水pH范围为7-9，该条件下反应会有利于向析氯的竞争副反应——析氧反应进行；

(3)氯碱工业的反应温度一般为70-90℃，而实际废水一般为15-35℃。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

针对上述现有的电化学高级氧化工艺在实际应用中存在的问题，本申请的发明人通过研究发现，可以利用尖端富集效应构建微电极，即利用高曲率的电极尖端能够进一步产生较大的局部电场，进而使电极反应过程中低浓度的Cl^-富集在电极尖端。尖端曲率越大，富集效应越明显，例如，半径为3nm的尖端的K⁺浓度比半径为24nm尖端高20倍。因此，相比较于传统的平板式电极，构建高曲率析氯电极将有助于进一步富集氯离子，提高析氯效率。

并且，无论是析氯反应，还是析氧反应，活性氯氧化氨氮反应都会释放氢离子，降低电极表面pH，而高曲率电极的应用将进一步降低反应微区的pH，有利于减少析氧反应。

此外，本申请的发明人还发现，高曲率尖端附近反应的局部焓变会引起温度上升，界面区域的最大温度梯度可以达到5.7×10⁴K/m。高温度梯度能够引起纳米级自由对流，从而加速了质量传递，并进一步提高了析氯效率。

在上述研究的基础上，本申请提供了一种废水处理装置，所述装置包括：阳极，阳极为纳米尖端电极；阴极；和电源；其中，阳极包括基体，基体包括纳米尖端部分，尖端部分的曲率半径为小于200nm。

在一些实施方式中，尖端部分可以为纳米针尖状、纳米棒状、纳米颗粒或纳米片层的阵列形式。

在一些实施方式中，尖端部分的曲率半径可以为小于100nm，进一步地可以为小于25nm，例如，10nm。

在一些实施方式中，单个针尖结构的长可以为300nm-500nm，曲率半径可以为5nm-15nm。

在一些实施方式中，单个针尖结构的长可以为400nm，曲率半径可以为10nm。

在一些实施方式中，单个棒状结构的曲率半径可以为20nm-25nm。

在一些实施方式中，单个棒状结构的曲率半径可以为25nm。

在一些实施方式中，在基体的尖端部分之上可以覆盖金属层。

在一些实施方式中，基体可以为金属钛。

在一些实施方式中，金属层可以为选自金属钌、铂、铱、锡中的至少一种。

在一些实施方式中，废水处理装置还可以包括参比电极。

在一些实施方式中，废水处理装置的阴极可以选自铂电极、钛电极、铜电极、铁钴镍电极、不锈钢电极或石墨电极。

在一些实施方式中，废水处理装置的参比电极可以选自Ag/AgCl电极、甘汞电极或标准氢电极。

本申请还提供了一种制备废水处理装置的方法，所述方法包括：制备所述废水处理装置的阳极的步骤，所述步骤包括：提供阳极的基体；对基体进行刻蚀，以获得基体的纳米尖端部分；其中，尖端部分的曲率半径为小于200nm。

在一些实施方式中，刻蚀之后可以进行磁控溅射，在尖端部分上覆盖金属层。

在一些实施方式中，磁控溅射之后，可以再进行加热，将金属层进行氧化。

在一些实施方式中，刻蚀可以包括：将基体作为阳极，铜片作为阴极，采用NH₄F和H₂C₂O₄的混合水溶液作为电解液，通入电流进行刻蚀。

在一些实施方式中，刻蚀的电流可以为100mA-300mA，刻蚀时间可以为20分钟-50分钟，刻蚀温度可以为40℃-50℃，刻蚀电解液中NH₄F浓度可以为1.45wt％，H₂C₂O₄浓度可以为1.93wt％。

在一些实施方式中，刻蚀的电流可以为200mA，刻蚀时间可以为50分钟，刻蚀温度可以为50℃，刻蚀电解液中NH₄F浓度可以为1.45wt％，H₂C₂O₄浓度可以为1.93wt％，制备得到曲率半径为10nm的纳米针尖状电极。

在一些实施方式中，刻蚀的电流可以为200mA，刻蚀时间可以为20分钟，刻蚀温度可以为40℃，刻蚀电解液中NH₄F浓度可以为1.45wt％，H₂C₂O₄浓度可以为1.93wt％，制备得到曲率半径为25nm的纳米棒状电极。

在一些实施方式中，磁控溅射的金属层厚度可以为10nm-40nm，加热温度可以为400℃-600℃，加热时间可以为1小时-2小时。

在一些实施方式中，在进行刻蚀之前，可以对基体进行预处理。

在一些实施方式中，预处理可以包括：去除基体的油污，再进行化学抛光。

在一些实施方式中，化学抛光可以采用体积比为1:1的HF和HNO₃的混合溶液。

本申请还提供了一种废水处理装置，所述装置由上述制备废水处理装置的方法制备得到。

本申请还提供了一种处理废水的方法，所述方法采用上述废水处理装置对废水进行处理。

在一些实施方式中，在废水中通入电流，对废水中的离子进行富集。

在一些实施方式中，电流密度可以为50mA/cm²-150mA/cm²，处理时间可以为50分钟-160分钟。

在一些实施方式中，电流密度可以为70mA/cm²，处理时间可以为100分钟。

在一些实施方式中，废水可以选自氨氮废水、有机物废水或待消毒的废水。

在一些实施方式中，氨氮废水中的氨氮浓度可以为1000mg/L，氨氮废水中氯离子浓度可以为142.86mmol/L。

在一些实施方式中，废水pH可以小于9。

与现有技术相比，本申请具有的有益效果在于：

有效的在电极表面构建一个氯离子富集、pH更低、温度更高的尖端微场，进而提升氯间接氧化的效率，强化污染物的去除，同时减少电能的消耗；并且电极加工简单，操作难度低。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本申请实施例1的纳米针尖状电极的结构示意图；

图2为本申请实施例1的纳米针尖状电极的SEM图；

图3为本申请实施例2的纳米棒状电极的SEM图；

图4为本申请实施例3的纳米尖端电极和平板电极的LSV测试对比图；

图5为本申请实施例4的ESR测得的纳米尖端电极和平板电极的氯自由基信号对比图；

图6为本申请实施例5的纳米尖端电极和平板电极的氨氮降解对比图；

图7为本申请实施例6的纳米尖端电极在不同氯离子浓度情况下氨氮降解对比图；

图8为本申请实施例7的纳米尖端电极在不同电流密度情况下氨氮降解对比图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

为了克服污染水体中氯离子浓度不高导致副反应析氧反应过强增加能耗、电极稳定性减弱的问题，本申请提供了一种包括纳米尖端电极的废水处理装置及其制备方法，以及利用该废水处理装置进行废水处理的方法，该废水处理方法能够高效富集水中的离子(例如，氯离子)，通过在电极的尖端部分产生极大的电场强度，进而吸引水中的离子(例如，氯离子)向尖端部分迁移，形成反应物离子(例如，反应物氯离子)在尖端部分高浓度的富集，从而实现了水中污染物的高效去除。并且，随着曲率半径的变化，曲率越高，富集效果越好，污染物的去除效率越高。

本申请的废水处理装置包括阳极、阴极、电源，还可以包括参比电极。

废水处理装置的阴极可以选自铂电极、钛电极、铜电极、铁钴镍电极、不锈钢电极、石墨电极等。废水处理装置的参比电极可以选自Ag/AgCl电极、甘汞电极、标准氢电极等。

废水处理装置的阳极为纳米尖端电极，包括基体，基体包括纳米尖端部分。尖端部分包括纳米针尖状、纳米棒状、纳米颗粒或纳米片层的阵列形式。例如，可以为图1所示的纳米针尖状的阵列形式，电极表面呈现针尖状(具有尖端)。纳米针尖状的单个针尖结构的长度可以为400nm，曲率半径可以为10nm。纳米尖端电极在通电以后会在尖端部分的附近产生电荷的富集，形成极大的电场强度，进而吸引水中的离子向尖端迁移。并且，随着曲率半径的降低，富集效果提高。尖端部分还可以为纳米棒状，单个棒状结构的曲率半径可以为25nm。

进一步地，在基体的尖端部分之上还可以覆盖金属层。

纳米尖端电极的基体可选择金属钛。基体上覆盖的金属层可以选自金属钌、铂、铱、锡中的至少一种。覆盖的金属层起到活性层的作用。单纯的钛基体析氯活性不高，在其表面负载一层活性金属层，例如钌金属层，则可以增强析氯的效果。

可将平板电极(电极基体)通过预处理去除表面的氧化层后，再进行电化学刻蚀得到纳米尖端电极。预处理过程包括但不限于去除电极基体的油污、进行化学抛光等。例如，化学抛光可采用体积比为1:1的HF和HNO₃的混合溶液。

下文以钛平板电极置于NH₄F和H₂C₂O₄的混合水溶液中进行电化学刻蚀为例，对纳米尖端电极的制备进行描述。

第一阶段，钛平板电极在NH₄F和H₂C₂O₄的混合水溶液中发生的化学反应方程式如下：

Ti+4H⁺+6F^-＝TiF₆ ^2-+2H₂

第二阶段，向钛平板电极施加恒定电流，Ti不断地被氧化为TiO₂，发生的化学反应如下：

Ti+2H₂O＝TiO₂+4H⁺+2e^-

Ti在生成TiO₂膜层的过程中体积发生了膨胀，导致钛基底表面的TiO₂膜层较疏松，不及钛基底在空气中形成的氧化层致密，因此该膜层易于被电解液中大量的F^-完全腐蚀，反应方程式如下：

TiO₂+4H⁺+6F^-＝TiF₆ ^2-+2H₂O

从而在原TiO₂膜层处留下凹坑。

正因为如此，导致最终的纳米结构组成为Ti，而非TiO₂。由于在凹坑里可氧化的面积更大，因此随着恒定电流阳极氧化的进行，第一阶段形成的孔越来越大。电化学阳极氧化过程中，H⁺在孔的顶部和底部存在酸度差导致孔局部酸化，加快了孔底部溶解速度，从而促使纳米尖端生长。与此同时，通过自组装过程，钛片表面建立了有序结构。值得一提的是，第二阶段的初始时期，虽然孔的底部Ti溶解的速度比顶部快，但两者溶解速度会随着时间而改变，从而达到一个此消彼长的现象。在电化学刻蚀过程中，可以通过这一现象控制时间得到不同高度的纳米尖端。

刻蚀的电流可以为100mA-300mA，例如，可以为120mA、150mA、180mA、200mA、250mA、280mA等。刻蚀的时间可以为20分钟-50分钟，例如，30分钟、35分钟、40分钟等。刻蚀的温度可以为40℃-50℃，例如，42℃、45℃、47℃等。刻蚀的电解液中NH₄F浓度可以为1.45wt％，H₂C₂O₄浓度可以为1.93wt％。

在刻蚀的电流为200mA，刻蚀的时间为50分钟，刻蚀的温度为50℃，刻蚀电解液中NH₄F浓度为1.45wt％，H₂C₂O₄浓度为1.93wt％的条件下，可以制备得到纳米针尖状电极，其曲率半径可以为10nm。

在刻蚀的电流为200mA，刻蚀的时间为20分钟，刻蚀的温度为40℃，刻蚀的电解液中NH₄F浓度为1.45wt％，H₂C₂O₄浓度为1.93wt％的条件下，可以制备得到纳米棒状电极，其曲率半径可以为25nm。

还可以对刻蚀后得到的纳米尖端电极进行磁控溅射，在电极基体上形成活性层。磁控溅射的金属层厚度可以为10nm-40nm，例如，可以为15nm、20nm、25nm、30nm、35nm等。

还可以在溅射后进一步进行高温处理，将溅射得到的活性层氧化。高温处理的加热温度为400℃-600℃，例如可以为450℃、480℃、500℃、520℃、550℃、580℃等。高温处理的加热时间可以为1小时-2小时，例如可以为1.5小时等。

使用上述制备得到的纳米尖端电极作为阳极的废水处理装置对废水进行处理。反应物氯离子在尖端高浓度的富集并参与反应，形成高效的析氯微场，克服了水处理中氯间接氧化时氯离子含量不足的问题，实现了水中污染物的高效去除。尤其是用于低浓度的废水处理，通过对低浓度的反应离子进行富集，使得增强效果。

待处理的废水可选自氨氮废水、有机物废水、待消毒的废水等。氨氮废水中的氨氮浓度可以为1000mg/L，氨氮废水中氯离子浓度可以为142.86mmol/L。废水的pH可以小于9，例如，可以为8、7、6等。

废水处理的电流密度可以为50mA/cm²-150mA/cm²，例如，可以为60mA/cm²、70mA/cm²、75mA/cm²、80mA/cm²、90mA/cm²、100mA/cm²、110mA/cm²、120mA/cm²、130mA/cm²、140mA/cm²等。废水处理的处理时间可以为50分钟-160分钟，例如，可以为60分钟、70分钟、80分钟、90分钟、100分钟、110分钟、120分钟、130分钟、140分钟、150分钟等。例如，还可以为，当电流密度为50mA/cm²，处理时间为160min；当电流密度为75mA/cm²，处理时间为100min；当电流密度为100mA/cm²，处理时间为70min；当电流密度为150mA/cm²，处理时间为50min。

实施例1

纳米针尖状电极的制备

(1)钛基体的预处理

选取大小为2.5cm×2cm的钛片作为基体材料。将钛片依次用去离子水、无水乙醇、丙酮分别超声清洗20min，以去除钛片表面的油污，再使用去离子水冲洗表面残留余液。将已清洗的钛片浸渍于体积比为1:1的HF和HNO₃的混合溶液中进行化学抛光，直至钛片表面无气泡产生后取出。再使用去离子水超声清洗10min，取出后用氮气吹干备用。

(2)钛基体的刻蚀

钛基底的刻蚀使用两电极工作体系，预处理后的钛片为阳极(工作电极)，铜片为阴极(对电极)，两极间距离固定为4.0cm。反应过程中钛片暴露在电解液中的有效反应面积是2cm×2cm。电解液采用NH₄F(1.45wt％——NH₄F的质量占混合水溶液总质量(包括水、NH₄F和H₂C₂O₄的总质量)的百分比)和H₂C₂O₄(1.93wt％——H₂C₂O₄的质量占混合水溶液总质量(包括水、NH₄F和H₂C₂O₄的总质量)的百分比)的混合水溶液。电化学反应前，将钛片放在电解液中浸泡10min，去除钛片表面已在空气中形成的致密氧化层。在常温下，通过直流电源提供200mA的电流。反应时间为50min，反应温度为50℃。电极刻蚀完成以后用去离子水超声清洗10min，取出后用氮气吹干备用。

(3)磁控溅射

将刻蚀后的钛电极采用磁控溅射的方法向电极表面覆盖一层20nm的钌单质，再置于500℃的管式炉中加热2h。待冷却后取出备用。

制备得到的纳米针尖状电极的SEM示意图如图2所示。从图2可以看出，电极表面均匀分布着长为约400nm，曲率半径为约10nm的纳米针尖阵列。

实施例2

纳米棒状电极的制备

按照实施例1的制备方法，调整刻蚀温度为40℃，刻蚀时间为20min，制备得到纳米棒状电极。

制备得到的纳米棒状电极的SEM示意图如图3所示。从图3可以看出，电极表面均匀分布着曲率半径为约25nm的纳米棒阵列。

实施例3

纳米尖端电极的线性扫描伏安法(linear sweep voltammetry，LSV)测试

LSV测试采用三电极体系，阳极分别为实施例1、实施例2制备的有效面积为1cm×1cm的钛钌纳米尖端电极，阴极为同等大小的铂电极，参比电极为Ag/AgCl电极。溶液中氨氮浓度为1000mg/L，溶液中氯离子浓度为142.86mmol/L。

采用有效面积为1cm×1cm的钛钌平板电极(钛基体上具有钌金属层，电极表面平坦，无尖端)替代实施例1或实施例2制备的电极，进行上述LSV测试。

纳米尖端电极和平板电极的LSV测试(IR校正后)的对比结果如图4所示。从图4可以看出，在氯化钠溶液中，当电极电位为1.8V(相对于Ag/AgCl电极)时，平板电极的电流密度仅为23.42mA/cm²，而纳米针尖状电极的电流密度可以达到80.27mA/cm²，纳米棒状电极的电流密度可以达到52.42mA/cm²。说明纳米尖端电极(纳米针尖状电极、纳米棒状电极)的电化学活性明显大于平板电极。并且，纳米针尖状电极的电化学活性大于纳米棒状电极，这是由于纳米针尖状电极的曲率半径小于纳米棒状电极的曲率半径导致的。

实施例4

纳米尖端电极的电子自旋共振(electron spin-resonance spectroscopy，ESR) 自由基测试

电化学测试能够表明电极材料有比较高的电化学活性，但是无法说明是析氯的电化学活性还是析氧的电化学活性。水处理中氯离子浓度比较低，析氯的副反应析氧反应也会比较突出。基于此，ESR自由基测试可用于分析不同电极的析氯活性。

将实施例1、实施例2制备得到的钛钌纳米尖端电极与钛钌平板电极分别采用ESR进行氯自由基测试，氯自由基信号对比如图5所示。图5所示的3个峰为典型的氯自由基信号的峰。从图5可以看出，纳米尖端电极(纳米针尖状电极、纳米棒状电极)的峰强度明显大于平板电极，说明纳米尖端电极能够更高效的析氯。并且，纳米针尖状电极的峰强度大于纳米棒状电极。

实施例5

纳米尖端电极的氨氮降解测试

选择氨氮作为污染物指示剂。阳极分别为实施例1、实施例2制备的有效面积为1cm×1cm的钛钌纳米尖端电极，阴极为同等大小的铂电极，参比电极为Ag/AgCl电极。溶液中氨氮浓度为1000mg/L，溶液中氯离子浓度为142.86mmol/L，pH为6，电流密度为100mA/cm²，进行氨氮降解测试。

采用有效面积为1cm×1cm钛钌平板电极替代实施例1或实施例2制备的电极，进行上述氨氮降解测试。

纳米尖端电极和平板电极的氨氮降解对比结果如图6所示。从图6可以看出，纳米针尖状电极在70分钟能够完全降解污染，纳米棒状电极在90分钟能够完全降解污染，而平板电极需要110分钟才能完全降解污染物，说明电极产生的活性氯物种有效的用于降解水中污染物，纳米尖端电极(纳米针尖状电极、纳米棒状电极)能够更有效的实现水中污染物的降解，并且纳米针尖状电极的降解速度大于纳米棒状电极的。

实施例6

不同氯离子浓度下氨氮降解对比测试

按照实施例5的步骤，采用实施例1制备的纳米针尖状电极作为阳极，调整溶液中氨氮和氯离子的比例分别为N:Cl为1:1、1:1.5、1:2、1:4。

调整步骤中，溶液的氨氮浓度固定为1000mg/L，调整溶液中的氯离子的浓度。例如，氨氮浓度为1000mg/L，氮的相对原子质量为14mg/mmol，氨氮浓度可以换算为1000/14＝71.43mmol/L，当氯离子浓度为142.86mmol/L，则N:Cl为2:1。调整溶液中的氯离子的浓度，使得N:Cl分别为1:1、1:1.5、1:2、1:4。

不同氯离子浓度下氨氮降解对比结果如图7所示。从图7可以看出，氯离子浓度越高，电极的氨氮降解效果越好。因为氯离子是析氯反应的反应物，更多的氯离子有利于析氯反应产生更多的次氯酸根，更多的次氯酸根能够更高效地降解氨氮。

实施例7

不同电流密度下氨氮降解对比测试

按照实施例5的步骤，采用实施例1制备的纳米针尖状电极作为阳极，调整电流密度分别为50mA/cm²、75mA/cm²、100mA/cm²、150mA/cm²。

不同电流密度的氨氮降解对比结果如图8所示，从图8中可以看出，电流密度越大，氨氮降解的速率越快。因为电流密度越大，反应进行的也就越剧烈，能够产生更多的次氯酸根，有利于氨氮的降解。在实际应用中，可以综合考虑效率与成本，选择合适的电流密度。

在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露要求书所界定的范围为准。

Claims (23)

1.一种处理废水的方法，所述方法采用一种废水处理装置对废水进行处理；

所述废水处理装置，包括：

阳极，所述阳极为纳米尖端电极；

阴极；和

电源；

其中，所述阳极包括基体，所述基体包括纳米尖端部分，所述尖端部分的曲率半径为小于200nm；

所述处理废水的方法，包括在所述废水中通入电流，对所述废水中的氯离子进行富集；

电流密度为50mA/cm²-150mA/cm²，处理时间为50分钟-160分钟；

所述废水选自氨氮废水、有机物废水或待消毒的废水。

2.根据权利要求1所述处理废水的方法，其中，电流密度为70mA/cm²，处理时间为100分钟。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氨氮废水中的氨氮浓度为1000mg/L，所述氨氮废水中氯离子浓度为142.86mmol/L。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，废水pH小于9。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述尖端部分为纳米针尖状、纳米棒状、纳米颗粒或纳米片层的阵列形式。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述基体的尖端之上覆盖有金属层。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述基体为金属钛。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述金属层为选自金属钌、铂、铱、锡中的至少一种。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，还包括参比电极。

10.权利要求9所述的方法，其中，所述阴极选自铂电极、钛电极、铜电极、铁钴镍电极、不锈钢电极或石墨电极。

11.权利要求10所述的方法，其中，所述参比电极选自Ag/AgCl电极、甘汞电极或标准氢电极。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述尖端部分的曲率半径为小于25nm。

13.一种制备废水处理装置的方法，所述废水处理装置为权利要求1至12中任一项所述的方法中使用的废水处理装置，所述方法包括：

制备所述废水处理装置的阳极的步骤，所述步骤包括：

提供所述阳极的基体；

对所述基体进行刻蚀，以获得所述基体的纳米尖端部分。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述刻蚀之后进行磁控溅射，在所述尖端部分之上覆盖金属层。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述磁控溅射之后，再进行加热，将所述金属层进行氧化。

16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述刻蚀包括：将所述基体作为阳极，铜片作为阴极，采用NH₄F和H₂C₂O₄的混合水溶液作为电解液，通入电流进行刻蚀。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述刻蚀的电流为100mA-300mA，刻蚀的时间为20分钟-50分钟，刻蚀的温度为40℃-50℃，刻蚀的电解液中NH₄F浓度为1.45wt％，H₂C₂O₄浓度为1.93wt％。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述刻蚀的电流为200mA，刻蚀的时间为50分钟，刻蚀的温度为50℃，刻蚀的电解液中NH₄F浓度为1.45wt％，H₂C₂O₄浓度为1.93wt％，制备得到曲率半径为10nm的纳米针尖状电极。

19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述刻蚀的电流为200mA，刻蚀的时间为20分钟，刻蚀的温度为40℃，刻蚀的电解液中NH₄F浓度为1.45wt％，H₂C₂O₄浓度为1.93wt％，制备得到曲率半径为25nm的纳米棒状电极。

20.根据权利要求15所述的方法，其中，所述磁控溅射的金属层厚度为10nm-40nm，加热温度为400℃-600℃，加热时间为1小时-2小时。

21.根据权利要求13至18中任一项所述的方法，其中，在进行刻蚀之前，对所述基体进行预处理。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述预处理包括：去除所述基体的油污，再进行化学抛光。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述化学抛光采用体积比为1:1的HF和HNO₃的混合溶液。

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