一种新型电‑芬顿体系的制作方法

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种能够更高效地降解有机废水的电-芬顿体系。

背景技术：

电-芬顿法是利用·OH的强氧化性能对水中有机物进行降解的，主要反应方程式如下：

O₂ + 2H⁺ + 2e^- → H₂O₂ (1)

H₂O₂ + Fe²⁺ → Fe³⁺ +·OH + OH^- (2)

Fe³⁺ + e^- → Fe²⁺ (3)

该方法具有操作简单、反应时间短、污染物降解高效的特点而倍受关注。

由于体系中Fe²⁺/Fe³⁺的循环很大程度上决定着系统的降解速率。当反应过程中Fe²⁺/Fe³⁺，不能重新还原为Fe²⁺时，则无法与过氧化氢反应生成·OH，致使系统氧化性能降低；过多的Fe³⁺与水中OH^-生成Fe（OH）₃沉淀析出，对水样产生二次污染。因此在传统电-芬顿体系运行时，为防止铁泥的析出，需要将其pH调整至3左右，这既限制了体系的实际应用，又增加了药剂用量，增加了处理成本。

人们曾试图从各方面进行改良，如：将对阴极材料进行改性等，但并没有取得理想的效果。

技术实现要素：

本发明针对传统电-芬顿法的不足，提供一种利用三聚磷酸钠作为电解质的电-芬顿系统，改良后的电-芬顿体系能够更高效地处理有机废水。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种新型电-芬顿系统，取50 mL的有机废水，向其中加入三聚磷酸钠（STTP），其浓度为5 mM，将反应池置于磁力搅拌器上进行充分搅拌一分钟，取出后用0.1M的硫酸调节pH值至6。在室温条件下，用铁电极为阳极，用的碳毡为阴极，组成无隔膜的电-芬顿系统，阴极和阳极之间的电极间距是3 cm；电解阳极采用直径为4mm、长9cm的铁钉，阴极采用8cm×2cm的碳毡，同时通入氧气，将电流调至0.5mA。

与传统电-芬顿系统相比，本发明的有益效果如下：

本发明中STPP的使用为分子氧提供了新的活化途径，生成更多的过氧化氢，提高体系氧化能力。其次，STPP还可以抑制系统中电子还原H⁺，使更多电子用于Fe³⁺的还原。最重要的是，STPP的存在避免体系中Fe³⁺过多时，生成Fe（OH）₃沉淀。同时，拓宽了体系的pH范围，这为电-芬顿体系的实际应用提供保障。

说明书附图：

图1是采用不同电解质进行降解的对照试验结果；

图2是不同PH值条件下进行降解的对照试验结果。

具体实施方式

本发明提出的理论依据是：克服系统中Fe²⁺/Fe³⁺循环的障碍、改善体系可应用的pH范围，就可以对整个系统的运行效率有质的提升。

体系的作用原理如下：在氧化过程中阳极析出大量Fe²⁺，氧化了过氧化氢生成羟基自由基，自身还原成Fe³⁺。STPP与过量的Fe²⁺发生络合反应生成络合物，该络合物可与水中·O₂^-、O₂和H⁺反应生成H₂O₂。

2Fe (Ⅱ) - STPP + O₂ + 2H⁺ = Fe(Ⅲ) - STPP + H₂O₂ (1)

Fe (Ⅱ) - STPP + O₂ = Fe(Ⅲ) - STPP +·O₂^- (2)

Fe (Ⅱ) - STPP + ·O₂^-+2H⁺=Fe(Ⅲ) - STPP + H₂O₂(3)

实施例：一种新型电-芬顿系统：

取50ml有机废水，并投入0.092g三聚磷酸钠，将反应池放置于磁力搅拌器中匀速搅拌一分钟后取出，用0.1M的硫酸调节pH至6。

在室温条件下，用铁电极为阳极，用的碳毡为阴极，组成无隔膜的电-芬顿系统，阴极和阳极之间的电极间距是3 cm。

电解阳极采用直径为4mm、长9cm的铁钉，阴极采用8cm×2cm的碳毡，同时用空气泵通入空气，将电流大小调整至0.5mA。

上述实施例构成的本发明体系进行实验，设定降解周期为一小时，定时取样测定水中有机物降解率。

对照试验1分别利用硫酸钠，乙二胺四乙酸作为电解质进行降解，其他条件不变。

图1为三组试验的处理结果。由图1可以看出，降解经历一小时后，三聚磷酸钠作电解质的降解率高达96%左右，而硫酸钠，乙二胺四乙酸分别只有60%和80%左右。

对照试验2分别利用0.1 M的硫酸调节pH至4、8、10、12，其他条件不变。图2为五组试验的处理结果。由图2可以看出，在降解周期内的任何时刻，pH=6的系统降解率均高于其他酸度的系统降解率。完成一小时的降解后，溶液pH=4、6、8、10、12的降解率分别为91%、96%、95%、88%、75%左右。综上，Ph=6时系统降解率最高。