采用钌铱锡掺杂电极电催化法处理苯酚废水的装置及方法
【专利摘要】本发明涉及难处理工业废水治理领域，具体涉及一种采用钌铱锡掺杂电极电催化法处理苯酚废水的装置及方法。本发明的装置由钌铱锡掺杂电极、电极上支架、电极接线柱、阴极板、稳压电源、微孔曝气头、电极下支架和微型曝气机组成，在进行苯酚废水处理时，调节苯酚废水的pH值至2~3，电极由电极上支架和电极下支架固定在反应器内，在电极极板与反应器壁间留有间隙，保证待处理废水的流动，控制微孔曝气量为1.0~2.0L/min，调节稳压电源，控制槽电压为34~38V，钌铱锡掺杂电极与阴极板间距为0.9~1.1cm，调节电流≥1000mA，进行电解3~4h。本发明的电解装置选用钛基掺杂钌铱锡为电极，能够有效降低电极的禁带宽，增强其导电性能和催化活性，其CODCr的去除率可达95%以上。
【专利说明】采用钌铱锡掺杂电极电催化法处理苯酚废水的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及难处理工业废水治理领域，具体涉及一种采用钌铱锡掺杂电极电催化法处理苯酚废水的装置及方法。
【背景技术】
[0002]苯酚及其衍生物由于其毒性对人体及环境危害极大，即使在低浓度时苯酚也可能通过吸入、食入或皮肤接触影响人体中的肝，肾，肺，血管系统等，因此，许多国家将其列为优先污染物，对其环境浓度有着严格的要求；如，美国和巴西相关环保法中限制水体中总酚类物质浓度在10.Ομ g/L以下的排放标准；我国的环保法规中挥发酚的最高允许排放标准在0.5mg/L以下。根据世界卫生组织(WHO)的建议，饮水中的酚含量允许浓度为I μ g/L。综上所诉，苯酚废水污染日益严峻，亟待处理。
[0003]苯酚和酚类化合物通常存在于炼油厂，石化厂，煤转化过程，酚醛树脂，制药等行业的工业废水中，如何更有效地去除废水中的苯酚类及其衍生物，是环境领域重点关注的方向之一。目前，中低浓度含酚废水生物方法比较适用，而高浓度含酚废水化学方法比较适用。工业上处理含酚废水主要包括三大类:生化法(生物流化床、生物接触氧化法、酶处理技术);化学法(电解法、光催化法、氧气法、沉淀法);物化法(液膜法、萃取法、吸附法)。此次处理苯酚采用的是电催化氧化法。
[0004]电催化氧化技术是使有机物彻底矿化，或使难生化有机物转化为可生化有机物，降低其毒性，提高废水可生化性。有文献报道经氟树脂改性的β_ΡΚ)2电极上的电催化降解，模拟苯酹(100 mg/L)废水经25 min处理，COD降至60 mg/L以下(浙江大学周明华)；使用金刚石薄膜电极(BDD)处理苯酹废水，经3h左右，可将COD从530mg/L降至150mg/L(CN201010222308.2)。电催化中的电催化效率是人们关注的重点，现有技术中因为电极限制，还普遍存在催化效率不高的问题，因此追求高效率的电催化装置一直是人们追求的目标。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的问题，本发明提供一种采用钌铱锡掺杂电极电催化法处理苯酚废水的装置及方法，目的是高效率、低能耗处理苯酚废水。
[0006]本发明采用的钌铱锡掺杂电极电催化法处理苯酚废水的装置，由钌铱锡掺杂电极、电极上支架、阴极板、稳压电源、微孔曝气头、电极下支架和微型曝气机组成，所述的钌铱锡掺杂电极由电极上支架和电极下支架固定，阴极板由电极上支架和电极下支架固定，二者位置相对；所述的微孔曝气头与微型曝气机相连，在进行苯酚废水处理时，所述的微孔曝气头放置在废水处理容器底部，微型曝气机置于废水处理容器外部。
[0007]所述的阴极板是不锈钢板。
[0008]所述的电极上支架上方设置有电极接线柱，通过导线与稳压电源相连。
[0009]采用上述装置对苯酚废水进行处理时，按照以下步骤进行: (1)向将待处理苯酚废水中加入H2SO4，调节待处理苯酚废水的pH值至2?3；
(2)电极由电极上支架和电极下支架固定在反应器内，在电极极板与反应器壁间留有间隙，保证待处理废水的流动，控制微孔曝气量为1.(Γ2.0L/min，调节稳压电源，控制槽电压为34?38V，钌铱锡掺杂电极与阴极板间距为0.9^1.1cm，调节电流彡1000mA，进行电解3 ?4h。
[0010]所述的H2SO4的质量浓度为0.8?1.2%。
[0011]与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是:
(1)本发明的电解装置选用钛基掺杂钌铱锡为电极，能够有效降低电极的禁带宽，增强其导电性能和催化活性，其C0D&的去除率可达95%以上；
(2)本发明的电催化作用是利用极板上产生的羟基自由基的强氧化性，对苯酚进行分解作用，几乎不产生二次污染；
(3)本发明的处理苯酚废水的装置中电极依靠上、下电极支架固定在反应器内，电极与反应器侧壁留有间隙，保证溶液的流动，依靠反应器内的曝气，实现溶液在反应器内的流动，不需要其他设备，装置使用寿命长；
(4)本发明的装置既可单独处理苯酚废水，又可与其它处理技术(如生物法的前处理)相结合，提高废水的可生化性；
(5)本发明反应可控制性强，工艺灵活，装置简单，易于自动化，费用较低。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明的采用钌铱锡掺杂电极电催化法处理苯酚废水装置示意图；
其中:1:钌铱锡掺杂电极；2:电极上支架；3:电极接线柱；4:阴极板；5:稳压电源；6:微孔曝气头；7:电极下支架；8:微型曝气机。
【具体实施方式】
[0013]如图1所示，本发明的采用钌铱锡掺杂电极电催化法处理苯酚废水的装置，由钌铱锡掺杂电极1、电极上支架2、电极接线柱3、阴极板4、稳压电源5、微孔曝气头6、电极下支架7和微型曝气机8组成，所述的钌铱锡掺杂电极I由电极上支架2和电极下支架7固定，阴极板4由电极上支架2和电极下支架7固定，二者位置相对，所述的电极接线柱3分别从钌铱锡掺杂电极I的电极上支架2和阴极板4的电极上支架2上引出，通过导线与稳压电源5相连；所述的微孔曝气头6与微型曝气机8相连，在进行苯酚废水处理时，所述的微孔曝气头6放置在废水处理容器底部，微型曝气机8置于废水处理容器外部。
[0014]实施例1
采用上述装置对苯酚废水进行处理时，按照以下步骤进行:
(O向将待处理苯酚废水中加入质量浓度为1.0%的H2SO4，调节待处理苯酚废水的pH值至3;
(2)电极由电极上支架和电极下支架固定在反应器内，在电极极板与反应器壁间留有间隙，保证待处理废水的流动，控制微孔曝气量为1.0L/min，调节稳压电源，控制槽电压为36V，钌铱锡掺杂电极与阴极板间距为1.1cm，调节电流> 1000mA，进行电解3h。
[0015]经检测，出水C0D&由200mg/L降低到10mg/L，其C0D&去除率达到95%以上。
[0016]实施例2
采用上述装置对苯酚废水进行处理时，按照以下步骤进行:
(O向将待处理苯酚废水中加入质量浓度为0.8%的H2SO4，调节待处理苯酚废水的pH值至2.5 ；
(2)电极由电极上支架和电极下支架固定在反应器内，在电极极板与反应器壁间留有间隙，保证待处理废水的流动，控制微孔曝气量为1.5L/min，调节稳压电源，控制槽电压为34V，钌铱锡掺杂电极与阴极板间距为0.9cm，调节电流> 1000mA，进行电解3.5h。
[0017]经检测，出水C0D&由500mg/L降低到19mg/L，其C0D&去除率达到96%以上。
[0018]实施例3
采用上述装置对苯酚废水进行处理时，按照以下步骤进行:
(O向将待处理苯酚废水中加入质量浓度为1.2%的H2SO4，调节待处理苯酚废水的pH值至2;
(2)电极由电极上支架和电极下支架固定在反应器内，在电极极板与反应器壁间留有间隙，保证待处理废水的流动，控制微孔曝气量为2.0L/min，调节稳压电源，控制槽电压为38V，钌铱锡掺杂电极与阴极板间距为1.0cm，调节电流> 1000mA，进行电解4h。
[0019]经检测，出水C0D&由100mg/L降低到3.5mg/L,其C0D&去除率达到96%以上。
【权利要求】
1.一种采用钌铱锡掺杂电极电催化法处理苯酚废水的装置，其特征在于由钌铱锡掺杂电极、电极上支架、阴极板、稳压电源、微孔曝气头、电极下支架和微型曝气机组成，所述的钌铱锡掺杂电极由电极上支架和电极下支架固定，阴极板由电极上支架和电极下支架固定，二者位置相对；所述的微孔曝气头与微型曝气机相连，在进行苯酚废水处理时，所述的微孔曝气头放置在废水处理容器底部，微型曝气机置于废水处理容器外部。
2.根据权利要求1所述的一种采用钌铱锡掺杂电极电催化法处理苯酚废水的装置，其特征在于所述的阴极板是不锈钢板。
3.根据权利要求1所述的一种采用钌铱锡掺杂电极电催化法处理苯酚废水的装置，其特征在于所述的电极上支架上方设置有电极接线柱，通过导线与稳压电源相连。
4.采用权利要求1所述的装置对苯酚废水进行处理的方法，按其特征在于按照以下步骤进行: Cl)向将待处理苯酚废水中加入H2SO4，调节待处理苯酚废水的pH值至2?3 ； (2)电极由电极上支架和电极下支架固定在反应器内，在电极极板与反应器壁间留有间隙，保证待处理废水的流动，控制微孔曝气量为1.(Γ2.0L/min，调节稳压电源，控制槽电压为34?38V，钌铱锡掺杂电极与阴极板间距为0.9^1.1cm，调节电流彡1000mA，进行电解3 ?4h。
5.根据权利要求4所述的采用钌铱锡掺杂电极电催化法处理苯酚废水的装置进行苯酚废水处理的方法，其特征在于所述的H2SO4的质量浓度为0.8^1.2%。
【文档编号】C02F1/461GK104230062SQ201410491435
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月24日 优先权日:2014年9月24日
【发明者】范荣桂, 赵晓亮, 戴艺, 张世强, 高海娟, 董雪, 姜清凤, 王全程, 王建 申请人:辽宁工程技术大学