申请日 20200908
公开（公告）日 20201208
IPC分类号 C02F1/467; C02F1/461; C02F1/72; C02F101/38
摘要
本发明公开了一种利用双阴极电芬顿连续流处理有机废水的方法，属于电化学处理有机废水领域，本发明方法不需要外源加入H2O2和Fe2+发生芬顿反应，产生羟基自由基降解污染物，解决了现有的电芬顿技术难以同时实现高效产生双氧水(H2O2)及连续流处理中铁离子流失的问题，具有安全无毒、无二次污染、后处理简单的优点。本发明方法可以实现连续流，在连续流条件下铁离子不会流失，对有机废水有很好的处理效果，且所制备的电极材料性能相当稳定，可以循环使用，具有安全无毒、无二次污染、可持续发展等优点。
权利要求书
1.一种利用双阴极电芬顿连续流处理有机废水的方法，其特征在于，该方法包括：
将有机废水的pH值调节至3～6之间，加入到双阴极电芬顿反应器中；
所述双阴极电芬顿反应器包括第一阴极、第二阴极和阳极，第一阴极、第二阴极和阳极平行设置于该反应器内，第一阴极、第二阴极相邻设置并紧靠在一起，分别与电源负极连接；阳极与第二阴极之间的距离为1～3cm，阳极与电源正极连接，有机废水依次流经第一阴极、第二阴极和阳极，经出水口排出；
所述第一阴极为氧掺杂碳电极、氮掺杂碳电极中的任意一种；
所述第二阴极为FeOCl、FeOOH、Fe2O3、Fe3O4和Fe-MOF修饰碳电极中的任意一种。
2.根据权利要求1所述利用双阴极电芬顿连续流处理有机废水的方法，其特征在于，所述阳极为碳电极、钛电极、铜电极、铂电极和不锈钢电极中的任意一种。
3.根据权利要求2所述利用双阴极电芬顿连续流处理有机废水的方法，其特征在于，所述阳极为碳电极。
4.根据权利要求1所述利用双阴极电芬顿连续流处理有机废水的方法，其特征在于，所述第一阴极为氧掺杂碳电极。
5.根据权利要求1所述利用双阴极电芬顿连续流处理有机废水的方法，其特征在于，所述第二阴极为FeOCl修饰碳电极。
6.根据权利要求1所述利用双阴极电芬顿连续流处理有机废水的方法，其特征在于，所述第一阴极的下方设有微孔曝气装置，控制氧气流量在0.2～1L/min。
7.根据权利要求6所述利用双阴极电芬顿连续流处理有机废水的方法，其特征在于，微孔曝气装置包括曝气管、通过供气导管连接的氧气瓶，供气导管上设有供气量调节阀和流量计。
8.根据权利要求1所述利用双阴极电芬顿连续流处理有机废水的方法，其特征在于，所述双阴极电芬顿反应器的阴阳极之间电压控制为0.4～1.0V。
9.根据权利要求1所述利用双阴极电芬顿连续流处理有机废水的方法，其特征在于，所述双阴极电芬顿反应器的左下方设有蠕动泵，其连续流的实现依赖于蠕动泵来提供进水，处理后的水通过溢流的方式流出。
10.根据权利要求9所述利用双阴极电芬顿连续流处理有机废水的方法，其特征在于，通过蠕动泵控制进水量，从而控制适当水力停留时间，达到预定的降解效果。
说明书
一种利用双阴极电芬顿连续流处理有机废水的方法
技术领域
本发明属于电化学处理有机废水领域，具体涉及一种利用双阴极电芬顿连续流处理有机废水的方法。
背景技术
高级氧化技术(AOPs)因为具有处理效果好、反应速度快、适用范围广等优点引起了国内外学者的广泛关注，并投入了大量精力进行了相关的研究。在众多高级氧化技术中，芬顿技术是目前水处理领域的主要技术之一，在污水处理领域占据了重要的地位。但是传统的均相芬顿(Fenton)技术在处理废水时，需要投加大量的芬顿试剂(即：H2O2和Fe2+)，而H2O2在制备、运输和存储中存在较大风险，同时Fe3+会产生铁淤泥，增加了后续处理费用，这些缺点限制了其在实际应用中发展。为了解决以上难题，人们在传统的芬顿反应中引入了电解技术，由电化学产生的H2O2和Fe2+作为芬顿试剂的持续来源，称为电芬顿。其主要反应如下：
O2+2H++2e-→H2O2 (1)
Fe3++e-→Fe2+ (2)
芬顿反应：H2O2+Fe2++H+→Fe3++·OH+H2O (3)
专利CN 110040821A涉及一种脉冲式双阴极电芬顿反应器及利用其处理有机废水的方法，包括气体扩散电极(GEDs)、碳毡电极(CF)，GEDs阴极在电芬顿反应器主要负责产生H2O2，而CF负责将Fe3+还原生成Fe2+，由于需要额外添加Fe2+催化剂，摩尔浓度为0.1mM～1mM(即质量浓度为5.6mg/L～56mg/L)。但是，该方法不适用于连续流废水处理，因为该方法中的Fe2+催化剂是外源加入的，悬浮在溶液中，当应用于连续流时，铁离子(Fe2+/Fe3+)会随着出水流失，高浓度的铁离子一旦流出会对环境造成二次污染。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用双阴极电芬顿连续流处理有机废水的方法，该方法不需外源加入芬顿试剂，以电化学原位产生的H2O2和Fe2+作为芬顿试剂的持续来源发生芬顿反应，产生强氧化性的自由基降解污染物，解决了现有的电芬顿技术难以同时实现原位高效产生并活化双氧水(H2O2)及连续流处理中铁离子流失的问题，具有安全无毒、无二次污染、后处理简单的优点。
为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
本发明所述利用双阴极电芬顿处理有机废水的方法，该方法包括：
将有机废水的pH值调节至3～6之间，加入到双阴极电芬顿反应器中；
所述双阴极电芬顿反应器包括第一阴极、第二阴极和阳极，第一阴极、第二阴极和阳极平行设置于该反应器内，第一阴极、第二阴极相邻设置并紧靠在一起，分别与电源负极连接；阳极与第二阴极之间的距离为1～3cm，阳极与电源正极连接，有机废水依次流经第一阴极、第二阴极和阳极，经出水口排出；
所述第一阴极为氧掺杂碳电极、氮掺杂碳电极中的任意一种；
所述第二阴极为FeOCl、FeOOH、Fe2O3、Fe3O4和Fe-MOF修饰碳电极中的任意一种。
优选的方案，所述阳极为碳电极、钛电极、铜电极、铂电极和不锈钢电极中的任意一种。进一步，优选为碳电极。
优选的方案，所述第一阴极为氧掺杂碳电极。
优选的方案，所述第二阴极为FeOCl修饰碳电极。
优选的方案，所述第一阴极的下方设有微孔曝气装置，控制氧气流量在0.2～1L/min。
优选的方案，所述微孔曝气装置包括曝气管、通过供气导管连接的氧气瓶，供气导管上设有供气量调节阀和流量计。
优选的方案，所述双阴极电芬顿反应器的阴阳极之间电压控制为0.4～1.0V。
优选的方案，所述双阴极电芬顿反应器的左下方设有蠕动泵，其连续流的实现依赖于蠕动泵来提供进水，处理后的水通过溢流的方式流出。
通过蠕动泵控制进水量，从而控制适当水力停留时间，达到预定的降解效果。
本发明的原理：
本发明提供的双阴极电芬顿反应器，第一阴极用于产生H2O2，第二阴极用于活化H2O2产生羟基自由基(·OH)，并且将Fe3+还原成Fe2+，解决现有的电芬顿技术难以同时实现原位高效产生并活化双氧水(H2O2)及连续流处理中铁离子流失的问题。
本发明涉及的化学反应式如下：
第一阴极：O2+2H++2e-→H2O2
第二阴极：H2O2+Fe2++H+→Fe3++·OH+H2O
Fe3++e-→Fe2+
本发明技术方案带来的有益效果：
本发明提供一种利用双阴极电芬顿连续流处理有机废水的方法，该方法在不需要外源加入H2O2和Fe2+发生芬顿反应，可以原位产生并活化双氧水，产生羟基自由基(·OH)降解污染物，解决了现有的电芬顿技术难以同时实现原位高效产生并活化双氧水(H2O2)及连续流处理中铁离子流失的问题，具有安全无毒、无二次污染、后处理简单的优点。
本发明方法可以实现连续流，在连续流条件下铁离子不会流失(因为铁是原位生长在第二阴极上的)，对有机废水有很好的处理效果，且所制备的电极材料性能相当稳定，可以循环使用，具有安全无毒、无二次污染、可持续发展等优点。
发明人 （刘承斌;唐艳红;唐海芳;）
