申请日2005.11.30
公开(公告)日2008.01.09
IPC分类号C02F1/46; C02F101/34; C02F1/72
摘要
本发明提供了一种含2-氯酚废水的声电联合氧化处理方法，所述的方法是以Ti基PbO2电极为阳极、不锈钢为阴极，以含2-氯酚废水为电解液，采用直流稳流电源，在声频率20～80kHz、声强20～30W/cm2的超声波条件下进行电解，以除去废水中的2-氯酚。本发明所述的含2-氯酚废水的声电联合氧化处理方法基本无需添加化学药品，无搅拌系统，具有设备体积小、易操作及后处理简单等优点，具有十分重大的市场开发前景。
权利要求书
1.一种含2-氯酚废水的声电联合氧化处理方法，其特征在于所述的 方法是以Ti基PbO2电极为阳极、不锈钢为阴极，以含2-氯酚废水 为电解液，采用直流稳流电源，在声频率20～80kHz、声强20～ 30W/cm2的超声波条件下进行电解，以除去废水中的2-氯酚。
2.如权利要求1所述的含2-氯酚废水的声电联合氧化处理方法，其 特征在于所述电极为阳极板与阴极板交替排列，两端为阴极板。
3.如权利要求1或2所述的含2-氯酚废水的声电联合氧化处理方法， 其特征在于所述的电解反应于板框式聚丙烯电解槽内进行。
4.如权利要求1或2所述的含2-氯酚废水的声电联合氧化处理方法， 其特征在于所述的极板的电流密度为20mA/cm2、槽电压8V。
5.如权利要求1所述的含2-氯酚废水的声电联合氧化处理方法，其 特征在于所述的方法如下：采用板框式聚丙烯电解槽，阳极板与阴 极板交替排列，阳极板1块，阴极板2块，电流密度为20mA/cm2、 槽电压8V;超声波置于电解槽底部，以含2-氯酚废水为电解液进 行电解。
说明书
一种含2-氯酚废水的声电联合氧化处理方法
(一)技术领域
本发明涉及一种含2-氯酚废水的声电联合氧化处理方法。
(二)背景技术
氯酚、氯苯、氯烷烃、氯烯烃等含氯有机物在化工、石化、农药等生 产中广泛使用，并以气态、液态等形式排放至环境，产生“三致效应”。电、 光、声、磁等高级氧化技术因具有良好的环境兼容性，被称为是一类“环 境友好”技术(Environmental friendly technology)，为含氯有机物的 污染控制提供了广阔的前景，相关的研究和应用已引起国内外同行的广泛 关注，特别是联用氧化技术可以形成协同效应，代表了高级氧化技术在此 领域的一个发展趋势。
2-氯酚是一类对人体有毒害作用的污染物，广泛存在于多种工业废水 之中，被列为重点控制污染物类。由于其本身苯环结构和氯代原子的存在 而具有很强的毒性和抗降解能力，2-氯酚在天然界不易被氧化和水解，相 反，易通过食物链在动植物体内富积，对人体及动物产生致癌、致突变和 致畸效应。
目前应用于含2-氯酚废水的处理主要有物理法、化学氧化法以及生物 氧化法。其中物理法只适用于高浓度2-氯酚的回收;化学氧化法要在添加 氧化剂和催化剂的作用下进行，如湿式氧化、光催化氧化、臭氧氧化、Fenton 氧化等，将2-氯酚氧化为2-氯-对苯二酚、2-氯-1，4-对苯醌、马来酸、CO2 等物质;生物氧化法降解2-氯酚只适用于低浓度，且用普通活性污泥法不 能获得满意的处理效果，必须使用高效生物反应器。综合上述分析，这些 方法的主要缺点是需添加化学药品，设备体积大、操作烦琐及后处理复杂 等。
同类技术如单独采用电催化氧化处理2-氯酚废水，60min后去除率约 40%;单独采用超声波氧化处理2-氯酚废水，60min后去除率约20%;光电 联合氧化处理2-氯酚废水，60min后去除率能达70%以上;声光联合氧化 处理2-氯酚废水，60min后去除率能达80%以上。电催化氧化和超声波氧 化单独处理2-氯酚废水，效果均不佳，但两者与光催化氧化联合作用，均 能提高2-氯酚的降解率，并产生协同作用。
(三)发明内容
本发明则是为了提供一种基本无需添加化学药品、操作简单、能有效 去除废水中2-氯酚的声电联合氧化处理方法。
为达到发明目的本发明采用的技术方案是：
一种含2-氯酚废水的声电联合氧化处理方法，所述的方法是以Ti基 PbO2电极为阳极、不锈钢为阴极，以含2-氯酚废水为电解液，采用直流稳 流电源，在声频率20～80kHz、声强20～30W/cm2的超声波条件下进行电解， 以除去废水中的2-氯酚。
本处理工艺的原理为：电解和超声过程中均形成的·OH基团和H2O2均 具有强氧化性，尤其是·OH基团氧化电极电位高达2.80V，比O3(2.07V) 高35%，氧化能力仅次于氟;另外，该基团具有高电负性(亲电性)，其 电子亲和能为569.3kJ，容易进攻高电子云密度点。H2O2氧化电极电位 1.76V。因此，·OH基团和H2O2可以起到双协同作用，实现对污染物的深 度氧化分解，进而达到处理目的。
电解反应为：
阳极表面，
H2O→·OH+H++e-
阴极表面，
O2+2H++2e-→H2O2
溶液中，
H2O2→2·OH
2-氯酚彻底氧化分解反应为：
C6H5OCl+27·OH+e→6CO2+16H2O+Cl-
2C6H5OCl+27H2O2+2e→12CO2+32H2O+2Cl-。
本发明提供的带活性层的Ti基PbO2催化电极。该电极可以在高电流 密度下工作，电流密度可达30～50mA/cm2，即使在200mA/cm2电流密度下 工作，镀层损耗才略有增加。电极在60℃1mol/LH2SO4溶液中，阳极放氧寿 命可达45h。
超声波作用在电极表面，能够断开大分子链接，防止电极中毒，促进 阳极直接氧化水分子、氢氧根离子以及有机物分子，从而提高电流效率; 同时，由于受定向电场力的作用，带电荷有机物解离反应的复合以及超声 波分解的逆反应能得到抑制，表现为声电联合协同作用。
所述电极也可为多块为阳极板与阴极板交替排列，两端为阴极板，即 阴极板比阳极板多1块。
优选的，所述的电解反应于板框式聚丙烯电解槽内进行。所述的电源 的电流密度为20mA/cm2、槽电压8V。
具体的，所述的方法如下：采用板框式聚丙烯电解槽，以Ti基PbO2 电极为阳极、不锈钢为阴极，阳极板与阴极板交替排列，阳极板1块，阴 极板2块，采用直流稳流电源，电流密度为20mA/cm2、槽电压8V，超声波 置于电解槽底部，在声频率20～80kHz、声强20～30W/cm2的超声波条件下， 以含2-氯酚废水为电解液进行电解，以除去废水中的2-氯酚。
本发明所述的含2-氯酚废水的声电联合氧化处理方法的有益效果主 要体现在：基本无需添加化学药品，无搅拌系统，具有设备体积小、易操 作及后处理简单等优点，具有十分重大的市场开发前景。
(四)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围 并不仅限于此：
实施例1：
实施方案和工作原理：含2-氯酚200mg/L废水的无搅拌、声电联合 氧化处理工艺，采用聚丙烯板框式电解槽，以Ti基PbO2催化电极为阳极， 不锈钢为阴极，声氧化采用频率20kHz的超声波探头，含2-氯酚的废水 为电解液，通过电解其中的水，在阳极放电产生强氧化基团——羟基自由 基·OH、阴极得到电子产生H2O2，以及超声波的空化作用下H2O2形成·OH， 声电协同作用，实现对2-氯酚污染物的深度氧化分解，从而达到对含2- 氯酚废水声电联合氧化处理的目的;其中，阳极板数1块，阴极板数2 块，阳极和阴极交替排列，电催化的电源采用直流稳流电源，电流密度为 20mA/cm2、槽电压8V，超声波置于电解槽底部，声频率20kHz，声强20W/cm2， 槽内水力停留时间60min，废水处理结果见表1，
电解反应为：
阳极表面，
H2O→·OH+H++e-
阴极表面，
O2+2H++2e-→H2O2
溶液中，
H2O2→2·OH
2-氯酚彻底氧化分解反应为：
C6H5OCl+27·OH+e→6CO2+16H2O+Cl-
2C6H5OCl+27H2O2+2e→12CO2+32H2O+2Cl-。
