专利名称：一种用于阴极电芬顿工艺的阴极制备方法
技术领域：
本发明属于用电化学方法处理有机污染污水技术领域，涉及ー种用于阴极电芬顿エ艺的阴极制备方法。
背景技术：
随着社会的发展，对有机污水的有效处理和利用成为人们普遍关注的问题。近年来，国家对环境治理非常重视，这使很多企业对自身用水的处理也重视起来，迫切需要相应的污水处理技术和设备，为节能减排，污水治理及其回用服务。长期以来生物难降解有机废水的处理技术一直是环境治理中的难点。传统的生物法在处理这类有机物时显得无能为力。现今广泛使用的方法有混凝沉淀、吸附、化学氧化、离子交換等，但都需要消耗较多的化学药品和原材料，费用较高，操作复杂，并存在二次污染问题。 高级氧化工艺(Advanced Oxidation Process,简称AOPs)又称深度氧化技术，因为具有反应速度快、处理完全、无公害、适用范围广等优点逐渐引起了世界各国的重视，并相继开展了该方向的研究与开发工作。目前普遍认为这ーエ艺以产生具有强氧化能力的羟基自由基为特点，在高温、高压、电、超声、光辐照、催化剂等反应条件下，使大分子难降解有机物氧化降解成低毒或无毒的小分子物质甚至完全矿化成ニ氧化碳和水。在众多高级氧化工艺中芬顿高级氧化法因其エ艺相对成熟、简单、不需要特殊的装置即可实现，而且铁作为氧化反应的反应物与催化剂，有经济优势，所以逐渐引起了国内外的重视。但是，单纯的芬顿高级氧化工艺处理高浓度有机废水同样有其不尽如人意之处，例如过氧化氢消耗量大，生成的含铁污泥需要进ー步处置等。而阴极电芬顿技木通过阴极曝气生成过氧化氢，同时阴极表面还原Fe3+为Fe2+使电解池中阴极附近形成芬顿反应区，同时阳极也可以通过电氧化降解部分有机物，因此电芬顿技术避免了传统芬顿エ艺的弊端，同时通过适当エ艺调节可以实现对大部分难降解有机物的无害化转化。电芬顿エ艺可以作为エ业有机废水的主要处理技术、废水的预处理或者深度处理技术而应用于生产实际，具有广阔的应用前景。目前市场上销售的阴极电芬顿水处理设备是ー种用于处理有机物污染污水的设备，该产品主要由反应池、阴极、阳极、曝气设备等装置组成。其阴极材料主要包括石墨、活性炭纤维、金属板、金属网等。缺点是阴极反应生成H2O2浓度不高，电极材料不耐用，制备エ艺复杂且价格昂贵等，致使电芬顿エ艺的投资和运行费用高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的缺点，提供一种高效、廉价且制备方法简单的电芬顿阴极材料。本发明的目的通过下述技术方案予以实现
用于阴极电芬顿エ艺的阴极制备方法，是在20°C环境温度条件下，采用溶液浸溃法对预处理后的铁基阴极材料进行处理，使其表面负载质量比为O. 2% O. 7%的其它金属，然后置于烘箱内烘干。所述的铁基阴极材料为金属加工行业产生的铁金属刨花，包括各种碳素钢、合金钢材料加工产生的刨花。所述的预处理铁基阴极材料是在20°C环境温度且匀速搅拌的条件下，采用5%质量浓度的盐酸溶液浸泡铁基阴极材料30分钟，然后取出铁基阴极材料并用去离子水清洗数遍，直至清洗后的去离子水PH值为7±0. 5。所述的溶液浸溃法是在匀速搅拌的条件下，将铁基阴极材料浸泡于一定浓度的金属盐溶液中，反应2小时，使溶液中的金属离子与铁原子发生反应还原为金属单质并沉积于铁基阴极材料表面。
所述的其它金属包括Ag、Ti。所述的烘干步骤是在常压、不通N2等保护气的条件烘干4小时，温度为105±2°C。所述的金属盐溶液包括AgN03、TiCl30所述的金属盐溶液的浓度，是根据铁基阴极材料质量、金属需求负载量和金属盐溶液体积计算后获得的浓度值，其关系为铁基阴极材料质量乘以金属需求负载量再除以可以将铁基阴极材料全部浸没的金属盐溶液体积。本发明与现有技术相比的有益效果是
I.相同反应条件下，与普通石墨板阴极和铁金属网相比，本双金属电极具有更高的H2O2生成活性，能够维持更高的亚铁离子浓度，同时也具有更高的降解有机物的效果。2.金属加工产生的铁刨花作为阴极降低了电极投资成本，同时也是废物有效利用的手段。有益效果对比
例I:不同阴极材料对电芬顿降解脱色甲基橙溶液效果的影响 反应目标溶液体积750mL 反应目标溶液甲基橙浓度为O. 05mmol ·じ1 PH值为3
Na2SO4 浓度为 14. OHmmoI · L 1FeSO4 浓度为 O. 27mmol ·じ1空气流速0. Im3A槽压为5V
阴极阳极电极面积均为11.5cmX9cm Fe/Ti双金属阴极材料Ti负载量为O. 5%
Fe/Ag双金属阴极材料Ag负载量为O. 5%
以石墨为阳扱，分别以石墨、铁基阴极材料、Fe/Ti钛双金属阴极材料、Fe/Ag双金属阴极材料为阴极，考察不同阴极对甲基橙溶液电芬顿方法降解的影响，处理前后甲基橙溶液脱色率如表I所示。表I实施例I不同阴极材料降解甲基橙溶液脱色率影响
时间(min)]5 I=IO ]20 [30
石墨阴极:26.5% 42. 4% 64. 8% 78. 8%
铁基阴极材料す30· 9% I42. 9%]68· 4% [80. 9%
权利要求
1.一种用于阴极电芬顿エ艺的阴极制备方法，其特征是在20°c环境温度条件下，采用溶液浸溃法对预处理后的铁基阴极材料进行处理，使其表面负载质量比为O. 2% O. 7%的其它金属，然后置于烘箱内烘干。
2.根据权利要求I所述的ー种用于阴极电芬顿エ艺的阴极制备方法，其特征是所述的铁基阴极材料为金属加工行业产生的铁金属刨花，包括各种碳素钢、合金钢材料加工产生的刨花。
3.根据权利要求I所述的ー种用于阴极电芬顿エ艺的阴极制备方法，其特征是所述的预处理铁基阴极材料是在20°C环境温度且匀速搅拌的条件下，采用5%质量浓度的盐酸溶液浸泡铁基阴极材料30分钟，然后取出铁基阴极材料并用去离子水清洗数遍，直至清洗后的去尚子水pH值为7±0· 5。
4.根据权利要求I所述的ー种用于阴极电芬顿エ艺的阴极制备方法，其特征是所述的溶液浸溃法是在匀速搅拌的条件下，将铁基阴极材料浸泡于一定浓度的金属盐溶液中，反应2小时，使溶液中的金属离子与铁原子发生反应还原为金属单质并沉积于铁基阴极材料表面。
5.根据权利要求I所述的ー种用于阴极电芬顿エ艺的阴极制备方法，其特征是所述的其它金属包括Ag、Ti。
6.根据权利要求I所述的ー种用于阴极电芬顿エ艺的阴极制备方法，其特征是所述的烘干步骤是在常压、不通N2等保护气的条件烘干4小时，温度为105±2°C。
7.根据权利要求2所述的ー种用于阴极电芬顿エ艺的阴极制备方法，其特征是所述的金属盐溶液包括AgN03、TiCl30
8.根据权利要求2所述的ー种用于阴极电芬顿エ艺的阴极制备方法，其特征是所述的金属盐溶液的浓度，是根据铁基阴极材料质量、金属需求负载量和金属盐溶液体积计算后获得的浓度值，其关系为铁基阴极材料质量乘以金属需求负载量再除以可以将铁基阴极材料全部浸没的金属盐溶液体积。
全文摘要
本发明属于用电化学方法处理有机污染污水技术领域,涉及一种用于阴极电芬顿工艺的阴极制备方法。该方法是在20℃环境温度条件下，采用溶液浸渍法对预处理后的铁基阴极材料进行处理，使其表面负载质量比为0.2%～0.7%的其它金属，然后置于烘箱内烘干。此方法生产的阴极在相同反应条件下，与普通石墨板阴极和铁金属网相比，本双金属电极具有更高的H2O2生成活性，能够维持更高的亚铁离子浓度，同时也具有更高的降解有机物的效果。金属加工产生的铁刨花作为阴极降低了电极投资成本，同时也是废物有效利用的手段。
文档编号C02F1/461GK102674525SQ201110061259
公开日2012年9月19日 申请日期2011年3月15日 优先权日2011年3月15日
发明者杨春维 申请人:吉林师范大学