一种利用含锰催化剂电解处理氨氮废水的方法

文档序号:25543232发布日期:2021-06-18 20:40来源:国知局
一种利用含锰催化剂电解处理氨氮废水的方法

本发明属于废水处理技术领域,具体涉及一种利用含锰催化剂电解处理氨氮废水的方法。



背景技术:

氨氮废水主要来源于化肥、焦化、石化、制药、食品、垃圾填埋场等,大量氨氮废水排入水体不仅引起水体富营养化、造成水体黑臭,给水处理的难度和成本加大,甚至对人群及生物产生毒害作用。传统氨氮废水采用化学方法进行处理,在氨氮废水池中撒入化学药剂进行漂白消毒,这种处理方式费时费力,静置等待需要耗费大量时间,不利于处理氨氮废水,且这种处理方式处理不干净,极易造成水质再次污染。

虽然现有技术中有采用电解工艺处理氨氮废水的报道,但是传统的电解工艺存在使用的贵金属催化剂用量大、价格高、电解质的反应ph范围较窄(需要先调节氨氮废水的ph为碱性)、反应电压要求较高导致处理成本过高等问题。



技术实现要素:

有鉴于此,本发明的目的在于提供一种利用含锰催化剂电解处理氨氮废水的方法,能够实现低成本电解处理氨氮废水。

为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:

本发明公开了一种利用含锰催化剂电解处理氨氮废水的方法,将表面含有二氧化锰的电极作为阳极插入氨氮废水中,并插入阴极,通电形成闭合回路电解,使氨氮电解为氮气和氢气。

作为优选的技术方案,所述阳极包括基底和负载在基底表面的二氧化锰。

作为优选的技术方案,所述二氧化锰为α-mno2、β-mno2、δ-mno2和γ-mno2中的一种或几种。

作为优选的技术方案,所述二氧化锰的制备方法为:配制含有高锰酸盐和锰盐的混合溶液,再将混合溶液进行水热反应,然后将水热反应产物过滤干燥后煅烧,得到二氧化锰。

作为优选的技术方案,所述阳极的基底为碳基底、泡沫镍基底或聚合物基底。

作为优选的技术方案,所述二氧化锰在基底上的负载方法为:将二氧化锰加溶剂调制为浆料,然后将浆料涂覆在基底上,干燥。

作为优选的技术方案,所述阴极为铂电极、镍电极、石墨电极或铜电极。

作为优选的技术方案,电解时的工作电压为1.0-1.8v。

作为优选的技术方案,电解前调节氨氮废水的ph值至8-10。

本发明的有益效果在于:

本发明阳极使用二氧化锰作为电解氨的催化剂,能在较低电压、较宽的ph范围内(近中性)电解处理氨氮废水,同时不使用贵金属催化剂,实现了低成本电解处理氨氮废水,具有重要的环境保护意义和广阔的经济前景。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚,本发明提供如下附图进行说明:

图1为α-mno2催化剂电极的实物照片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1:α-mno2

1、α-mno2的制备

(1)取0.5gkmno4和0.21gmnso4·h2o溶解在70ml纯水中;

(2)将混合溶液转移到有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜(100ml)中进行水热反应;

(3)在160℃下加热12h反应后,将产物过滤后洗涤并在105℃下干燥30分钟,然后在300℃下煅烧4小时,得到α-mno2粉末。

2、α-mno2催化剂电极的制备

(1)将购买的碳布进行表面清洁的预处理,先后在硫酸、无水乙醇、纯水中浸泡清洗;

(2)将处理好的碳布取出晾干,然后将α-mno2加萘酚制成浆料后涂覆在碳布上,晾干得到α-mno2催化剂电极,如图1所示。

3、α-mno2催化剂电极电解处理氨氮废水

将α-mno2催化剂电极作为阳极,对电极为pt片,参比电极为饱和甘汞电极,电解液为氨氮浓度2000ppm左右的氨氮废水,调节氨氮废水的ph=10,组成电解装置,在1.2v电压下进行电解,使氨氮电解为氮气和氢气。

经过420分钟处理后,氨氮废水的氨氮浓度降低为880ppm,如表1所示,证明α-mno2催化剂电极能够有效电解处理氨氮废水。

表1α-mno2催化剂电极电解氨氮废水的三氮变化

实施例2:β-mno2

1、β-mno2的制备

(1)取0.17gkmno4和0.60gmnso4·h2o溶解在70ml纯水中;

(2)将混合溶液转移到有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜(100ml)中进行水热反应;

(3)在160℃下加热12h反应后,将产物过滤后洗涤并在105℃下干燥30分钟,然后在300℃下煅烧4小时,得到β-mno2粉末。

2、β-mno2催化剂电极的制备

(1)将购买的碳布进行表面清洁的预处理,先后在硫酸、无水乙醇、纯水中浸泡清洗;

(2)将处理好的碳布取出晾干,然后将β-mno2加萘酚制成浆料后涂覆在碳布上,晾干得到β-mno2催化剂电极。

3、β-mno2催化剂电极电解处理氨氮废水

将β-mno2催化剂电极作为阳极,对电极为pt片,参比电极为饱和甘汞电极,电解液为氨氮浓度2000ppm的氨氮废水,调节氨氮废水的ph=10,组成电解装置,在1.2v电压下进行电解,使氨氮电解为氮气和氢气。经过420分钟处理后,氨氮废水的氨氮浓度降低为1680ppm,证明β-mno2催化剂电极能够有效电解处理氨氮废水。

实施例3:δ-mno2

1、δ-mno2的制备

(1)取1.0gkmno4和0.15gmnso4·h2o溶解在70ml纯水中;

(2)将混合溶液转移到有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜(100ml)中进行水热反应;

(3)在200℃下加热12h反应后,将产物过滤后洗涤并在105℃下干燥30分钟,然后在300℃下煅烧4小时,得到δ-mno2粉末。

2、δ-mno2催化剂电极的制备

(1)将购买的碳布进行表面清洁的预处理,先后在硫酸、无水乙醇、纯水中浸泡清洗;

(2)将处理好的碳布取出晾干,然后将δ-mno2加萘酚制成浆料后涂覆在碳布上,晾干得到δ-mno2催化剂电极。

3、δ-mno2催化剂电极电解处理氨氮废水

将δ-mno2催化剂电极作为阳极,对电极为pt片,参比电极为饱和甘汞电极,电解液为氨氮浓度2000ppm的氨氮废水,调节氨氮废水的ph=10,组成电解装置,在1.2v电压下进行电解,使氨氮电解为氮气和氢气。经过420分钟处理后,氨氮废水的氨氮浓度降低为1450ppm,证明δ-mno2催化剂电极能够有效电解处理氨氮废水。

实施例4:γ-mno2

1、γ-mno2的制备

(1)取1.83g(nh4)2s2o8和1.35gmnso4·h2o溶解在70ml纯水中;

(2)将混合溶液转移到有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜(100ml)中进行水热反应;

(3)在90℃下加热24h反应后,将产物过滤后洗涤并在105℃下干燥30分钟,然后在300℃下煅烧4小时,得到γ-mno2粉末。

2、γ-mno2催化剂电极的制备

(1)将购买的碳布进行表面清洁的预处理,先后在硫酸、无水乙醇、纯水中浸泡清洗;

(2)将处理好的碳布取出晾干,然后将γ-mno2加萘酚制成浆料后涂覆在碳布上,晾干得到γ-mno2催化剂电极。

3、γ-mno2催化剂电极电解处理氨氮废水

将γ-mno2催化剂电极作为阳极,对电极为pt片,参比电极为饱和甘汞电极,电解液为氨氮浓度2000ppm的氨氮废水,调节氨氮废水的ph=10,组成电解装置,在1.2v电压下进行电解,使氨氮电解为氮气和氢气。经过420分钟处理后,氨氮废水的氨氮浓度降低为1290ppm,证明γ-mno2催化剂电极能够有效电解处理氨氮废水。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例,本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换,均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

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