利用三维电极—电芬顿耦合处理印染废水的方法与流程

本发明属于水处理领域，涉及一种利用三维电极—电芬顿耦合处理印染废水的方法。

背景技术：

印染废水的成分复杂，色度高，有机污染物含量大，难降解，是难处理工业废水的一种。我国染料年产量居世界首位，占世界总产量的40％左右。据测算，我国每年约有7.56-15.12万吨染料随废水直接进入水体环境，若不进行适当的处理将对环境造成严重危害。

目前，处理印染废水的方法主要包括物理法、化学法和生物法三大类。电化学氧化法属于化学方法的一种，它利用自身电化学反应产生的强氧化性自由基羟基自由基(·OH)氧化废水中的有机物质，使其分解为小分子有机物，甚至降解为水和二氧化碳。由于该技术具有占地面积小，可在常温常压下进行，操作灵活，环境友好并且可以与其他方法联用等优点，近年来受到研究者的广泛关注。相对于常规的二维电极—电芬顿系统，三维电极—电芬顿耦合处理系统电极的表面积和电解槽的面积比大大增加，由于填充粒子的存在，物质传质效果得到极大改善，提高了电化学氧化的电流效率。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提出一种二元混合粒子作为第三电极，从而增大反应电流，提高去除效率的三维电极—电芬顿耦合处理印染废水的方法。

本发明是这样实现的：

一种利用三维电极—电芬顿耦合处理印染废水的方法，阳极和阴极分别为平板铁和多孔碳电极，同时施加直流稳压，活性炭和纳米铁二元混合粒子电极作为第三电极，通过曝气系统和搅拌装置对系统进行曝气并搅拌，这些构成三维电极—电芬顿体系，将印染废水置于该三维电极—电芬顿体系中进行处理。

所述阴阳两极采用板式电极，极板间距为7-9cm。

所述直流稳压电压为14-20V。

所述活性炭和纳米铁二元混合粒子电极由粒径3mm的活性炭柱与纳米铁粒子以质量比3:1混合而成，二元混合粒子的填充量为25-40g/L。

所述曝气系统曝气强度为0.8-1.0L/min。

所述三维电极—电芬顿体系中投加浓度为5g/L的硫酸钠(Na₂SO₄)电解质。

所述三维电极—电芬顿体系的pH值控制在3-4范围内。

本发明的优点是：

本发明的阴阳两极采用板式电极，增大了电极的表面积，在保持电流密度一致的条件下，板式电极电压可调节的范围更大。两极板之间会形成一个匀强电场，电场线平行且等距，而极棒间的电场分布则是曲线。

本发明的第三电极采用活性炭和纳米铁二元混合电极，纳米铁粒子辅助铁阳极产生Fe²⁺，活性炭的导电性较高、能在强酸强碱容易中稳定保持、流体通过性较好，二元三维电极要比单一三维电极的电流效率高。

附图说明

图1为三维电极—电芬顿耦合处理印染废水的设备示意图。

图2为三维电极—电芬顿耦合处理印染废水的设备图。

具体实施方式

下面结合说明书附图1-2及附图标记对本发明进一步详细说明。

一种利用三维电极—电芬顿耦合处理印染废水的方法，其特征在于：阳极和阴极分别为板式电极(平板铁或铁网)和多孔碳电极，同时施加直流稳压，活性炭和纳米铁二元混合粒子电极作为第三电极，通过曝气系统和搅拌装置对系统进行曝气并搅拌，构成三维电极—电芬顿体系，将印染废水置于该三维电极—电芬顿体系中进行处理。

所述阴阳两极采用板式电极，极板间距为7-9cm。

所述直流稳压电压为14-20V。

所述活性炭和纳米铁二元混合粒子电极由粒径3mm的活性炭柱与纳米铁粒子以质量比3:1混合而成，二元混合粒子的填充量为25-40g/L。

所述曝气系统采用曝气强度为0.8-1.0L/min设备；

所述三维电极—电芬顿体系中投加浓度为5g/L的硫酸钠(Na₂SO₄)电解质。

所述三维电极—电芬顿体系的pH值控制在3-4范围内。

本方法的原理是：阳极氧化反应产生的二价铁离子和阴极还原反应产生的过氧化氢反应生成强氧化性物质羟基自由基，反应式如下：式一，式二和式三；

Fe－2e^—＝Fe²⁺ 式一

O₂+2H+2e^—＝H₂O₂ 式二

Fe²⁺+H₂O₂＝·OH+OH^—+Fe³⁺ 式三

羟基自由基与印染废水中的有机物反应，达到去除污染物质的目的。

一种利用三维电极—电芬顿耦合处理印染废水的设备，包括：反应器1，平板电极2，多孔碳电极3，粒子电极4，曝气装置5，电动搅拌机6，直流电源7，超声波发射器8；

所述反应器1内装有印染废水，在反应器1内设有平板电极2、多孔碳电极3以及粒子电极4；

并且反应器1还设有曝气装置5和电动搅拌机6；

所述平板电极2与外部直流电源7正极端连接；所述多孔碳电极3外部直流电源7负极端连接；

所述曝气装置5与空气压缩机连接；

所述电动搅拌机6前端设有叶片，末端与交流电源连接；

所述反应器1置于超声波发射器8上。

将印染废水置于该三维电极—电芬顿体系中，投加电解质Na₂SO₄，浓度为5g/L，控制溶液pH值在3-4范围内，启动电源、曝气装置和搅拌装置对印染废水进行处理。