一种适合近中性有机废水处理的非均相电芬顿方法
【专利摘要】本发明涉及一种适合近中性有机废水处理的非均相电芬顿方法。该方法以高析氧过电位电极为阳极、高效产过氧化氢的空气扩散电极为阴极，利用聚四氟乙烯改性后的铁碳为非均相催化剂，构建高效非均相电芬顿体系。该方法集合了铁碳微电解、吸附、电氧化、电芬顿等多种作用，能高效处理有机废水。其突出特性是，对近中性废水处理效果也较佳，且催化剂使用寿命长，铁的浸出率低。
【专利说明】一种适合近中性有机废水处理的非均相电芬顿方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境工程【技术领域】，涉及一种适合近中性有机废水处理的非均相电芬顿方法。
【背景技术】
[0002]芬顿氧化通过外加H2O2和催化剂Fe2+产生强氧化能力的羟基自由基降解，从而达到有机污染物高效降解甚至矿化，但H2O2需运输和存储等都会增加过程的费用和操作风险。电芬顿技术是近年来在水处理【技术领域】发展起来的一种新型电化学高级氧化技术，其反应的基本原理是溶解氧在合适的阴极上通过发生两电子的氧化还原产生H2O2,反应如下:
[0003]02+2H++2e — H2O2
[0004]通常采用碳材料，例如碳毡、石墨等，作为阴极将氧气还原成H2O2，而空气扩散电极产过氧化氢尤为高效。目前，电芬顿氧化主要是直接向溶液中加入均相铁离子，由于在中性和碱性条件下Fe2+容易形成沉淀，导致该电芬顿氧化法pH适用范围窄(通常最合适pH约为3)，且处理性能随着pH提高而迅速下降。这对一些近中性或碱性的废水，该电芬顿方法处理往往达不到较好的处理效果，从而限制了电芬顿技术的应用。因此，开发出pH适用范围宽，尤其适合近中性或碱性条件的电芬顿废水处理方法具有很大的应用前景。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是通过高效非均相电芬顿体系的构建，开发出适合近中性有机废水处理的方法。
[0006]本发明处理近中性(pH5.5-8.5)有机废水方法如下:以高析氧过电位电极为阳极、高效产过氧化氢的空气扩散电极为阴极，加入适量聚四氟乙烯改性的铁碳催化剂(4-8g / L)，控制阳极电流密度5-100mA / cm2，视废水COD浓度处理30_300min。
[0007]本发明具有以下的突出特点和有益效果:
[0008](I)该方法集合了铁碳微电解、吸附、电氧化、电芬顿等多种作用，能高效处理有机废水。
[0009](2)适合近中性有机废水处理，铁泥产生量少。
[0010](3)选用工业生产的铁碳填料作为芬顿催化剂，价格低廉，并改性提高使用寿命。【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为电芬顿、铁碳微电解和电氧化对二氯酚去除效果对比
[0012]图2为电芬顿、铁碳微电解和电氧化对TOC去除效果对比
[0013]图3为铁碳作为电芬顿催化剂连续运行15次的处理效果
【具体实施方式】[0014]本发明通过以下实施例结合附图进一步详述。
[0015](I)本发明的方法处理过程
[0016]以DSA电极Ti / IrO2-RuO2 (4 X 2cm)为阳极，高效产H2O2的空气扩散阴极(3.14cm2)为阴极建立电化学体系。废水为120mg / L的2，4- 二氯酚，初始pH约为6.7，0.05M无水硫酸钠作为电解质溶液，改性铁碳投加量为6g / L0通电控制阳极电流密度12.5mA / cm2,处理 2h。
[0017](2)该实施例所获得效果
[0018]该实例对比了 2h反应电芬顿、铁碳微电解和电氧化对二氯酚去除效果，如图1所示。可以发现单纯铁碳微电解对二氯酚几乎没有去除作用，单纯的阳极氧化对二氯酚的去除作用也十分有限。在通电2h，电流IOOmA的情况下，获得约40%的去除率。非均相电芬顿反应进程中，二氯酚反应开始的前40min降解速率较慢，是由于初始的pH不利于铁碳微电解也不利于芬顿反应的进行。随着时间的推移二氯酚被氧化成小分子有机酸，降低了反应溶液的pH。pH降低有利于铁碳微电解和芬顿反应，二氯酚降解速度加快。2h后二氯酚去除率超过95%。
[0019]图2对比了电芬顿、铁碳微电解和电氧化的TOC去除效果。单独铁碳微电解和阳极氧化对TOC去除效率都不高，在反应进行6h以后，分别仅有9.3%和22.2%，而电芬顿显示了良好的TOC去除率，TOC去除率超过70%。
[0020]图3显示了非均相电芬顿体系在连续运行15次二氯酚和TOC的去除率。反应2h后，除了第一次运行，二氯酚的去除都达到了 100%，这充分表明此方法高效。TOC的去除率在23.2-48.8%范围之内。铁离子的浸出在8.19-14.13mg / L范围之内。15次运行后，铁离子的浸出率约3.3%，铁碳使用寿命长。
【权利要求】
1.一种适合近中性有机废水处理的非均相电芬顿方法。该方法处理近中性(pH5.5-8.5)有机废水方法如下:以高析氧过电位电极为阳极、高效产过氧化氢的空气扩散电极为阴极，加入适量聚四氟乙烯改性的铁碳催化剂(4_8g / L)，控制阳极电流密度5-100mA / cm2，视废水 COD 浓度处理 30-300min。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于所述阳极为DSA电极或金刚石。
3.根据权利要求1所述方法，`其特征在于所述阴极为碳材料空气阴极。
【文档编号】C02F1/467GK103496764SQ201310442420
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】周明华, 张超, 于新民, 任更波 申请人:南开大学