專利名稱：一種基于電芬頓氧化技術(shù)的蘭炭廢水預(yù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)廢水處理領(lǐng)域，具體涉及一種基于電芬頓氧化技術(shù)的蘭炭廢水預(yù)處理方法。
背景技術(shù)：
蘭炭廢水成分復(fù)雜，主要含有萘、蒽、醌及苯酚類物質(zhì)，還含有大量環(huán)鏈有機(jī)化合物、氰化物和氨氮等。蘭炭屬于半焦產(chǎn)品，是通過溫度在650°C左右的低溫干餾生產(chǎn)，導(dǎo)致蘭炭廢水中含有大量未被高溫氧化的污染物，其濃度要比焦化廢水高出10倍左右，屬于典型的生物難降解有機(jī)廢水，傳統(tǒng)的生化法無法降解蘭炭廢水。近年來多種高級(jí)氧化技術(shù)(AOPs)被開發(fā)應(yīng)用于生物難降解有機(jī)廢水中，以氧化有毒及生物難降解物質(zhì)。常用高級(jí)氧化技術(shù)有Fenton試劑法，濕式催化氧化法、超臨界水氧化法、光催化氧化法、聲催化氧化法、臭氧氧化法、電化學(xué)氧化法等。其中芬頓法因其效率高、易操作、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各種有機(jī)廢水處理中。芬頓法主要是通過雙氧水與Fe2+反應(yīng)生成氧化性極強(qiáng)的羥基自由基來氧化降解各種有機(jī)污染物。傳統(tǒng)的芬頓試劑法是向水中投加硫酸亞鐵及雙氧水兩種化學(xué)原料共同作用降解有機(jī)污染物，處理成本較高。雙氧水在儲(chǔ)運(yùn)過程中具有一定危險(xiǎn)性，大量硫酸根被帶入水中，體系產(chǎn)生大量鐵污泥，會(huì)造成二次污染，所以傳統(tǒng)芬頓法應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于電芬頓氧化技術(shù)的蘭炭廢水預(yù)處理方法，用不銹鋼板做陽極，犧牲陽極產(chǎn)生Fe2+;高效石墨氣體擴(kuò)散電極作陰極，用空氣代替氧氣與電極反應(yīng)產(chǎn)生雙氧水，陰陽極協(xié)同作用產(chǎn)生芬頓試劑降解廢水，節(jié)約成本且避免了二次污染。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是—種基于電芬頓氧化技術(shù)的蘭炭廢水預(yù)處理方法，用石墨氣體擴(kuò)散電極作陰極，用不銹鋼板做陽極；通過在陰極區(qū)鼓入空氣產(chǎn)生H2O2，與陽極產(chǎn)生的Fe2+構(gòu)成芬頓試劑，產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑羥基自由基氧化降解有機(jī)污染物。所述石墨氣體擴(kuò)散電極的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，比表面積大，包括導(dǎo)電骨架及導(dǎo)電骨架上的擴(kuò)散催化層。所述導(dǎo)電骨架的材料為不銹鋼金屬網(wǎng)，擴(kuò)散催化層的材料為石墨、聚四氟乙烯、造孔劑及催化劑的混合物。將蘭炭廢水加入電解槽中進(jìn)行電化學(xué)處理，控制陰極區(qū)空氣流量為2. 5L/min,電流密度為5. 2mA/cm2，廢水pH值應(yīng)控制在3± I. 5，電極極板間距保持在2cm。所述石墨氣體擴(kuò)散電極和不銹鋼陽極采用多組電極按并行或串行方式連接，以增加裝置的處理能力。本發(fā)明采用石墨氣體擴(kuò)散電極作陰極產(chǎn)生雙氧水，與不銹鋼板陽極產(chǎn)生的Fe2+構(gòu)成芬頓試劑產(chǎn)生羥基自由基，避免了雙氧水儲(chǔ)運(yùn)的危險(xiǎn)，同時(shí)廢水中也不會(huì)因?yàn)橐肫渌噭┒斐啥挝廴尽ｋp氧水和Fe2+在溶液原位產(chǎn)生，有效提高了污染物的降解效率。本發(fā)明可處理蘭炭廢水中多種生物難降解有機(jī)物污染物，也可用于處理紡織、印染等其他行業(yè)生物難降解廢水。


附圖為本發(fā)明中電芬頓法處理蘭炭廢水的電化學(xué)處理裝置。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明所用的電化學(xué)處理裝置如附圖所示1為直流電源，提供電解過程所需電能并控制電流密度；2為空氣泵，控制向陰極區(qū)鼓入的空氣流量；3為陽極不銹鋼板，電解產(chǎn)生Fe2+ ；4為石墨氣體擴(kuò)散電極，電催化溶解在水中的氧氣產(chǎn)生雙氧水；5為磁力攪拌器，力口速陰陽極產(chǎn)生的雙氧水和Fe2+混合反應(yīng)生成羥基自由基；6為恒溫水浴，防止電解過程中水溫升高。實(shí)施例一本實(shí)施實(shí)例采用的工作陰極是以不銹鋼網(wǎng)為導(dǎo)電和支撐骨架，以石墨、聚四氟乙烯、造孔劑及催化劑的混合物為催化涂層的氣體擴(kuò)散電極；陽極為普通不銹鋼板電解處理蘭炭廢水。為增加裝置的處理能力，將氣體擴(kuò)散電極和不銹鋼陽極采用多組電極按并行方式連接。保持廢水中的空氣流量為2. 5L/min,電流密度為5. 2mA/cm2，極板間距為2cm，調(diào)節(jié)廢水PH值為3，進(jìn)行電解。經(jīng)處理后，廢水的COD去除率可達(dá)78. 62%。實(shí)施例二本實(shí)施實(shí)例采用的工作陰極是以不銹鋼網(wǎng)為導(dǎo)電和支撐骨架，以石墨、聚四氟乙烯、造孔劑及催化劑的混合物為催化涂層的氣體擴(kuò)散電極，該氣體擴(kuò)散電極的長(zhǎng)、寬、高分別為6cm、4cm、0. 2cm ;陽極為普通不銹鋼板電解處理蘭炭廢水。為增加裝置的處理能力，將氣體擴(kuò)散電極和不銹鋼陽極采用多組電極按串行方式連接。如圖所示，通過直流電源控制電流密度為8. OmA/cm2，保持極板間距為I. 5cm，調(diào)節(jié)廢水pH值為4，廢水通氣量2. 5L/min，進(jìn)行電解。經(jīng)處理后，廢水的氨氮去除率可達(dá)68. 50%。實(shí)施例三本實(shí)施實(shí)例采用的工作陰極是以不銹鋼網(wǎng)為導(dǎo)電和支撐骨架，以石墨、聚四氟乙烯、造孔劑及催化劑的混合物為催化涂層的氣體擴(kuò)散電極，組成擴(kuò)散催化層的石墨、聚四氟乙烯、造孔劑及催化劑的質(zhì)量比為8 2 I 0.01 ;陽極為普通不銹鋼板電解處理蘭炭廢水。為增加裝置的處理能力，將氣體擴(kuò)散電極和不銹鋼陽極采用多組電極按串行方式連接。如圖所示，通過直流電源控制電流密度為6. OmA/cm2，保持極板間距為I. 5cm，調(diào)節(jié)廢水pH值為3，廢水通氣量2. 5L/min，進(jìn)行電解。經(jīng)處理后，廢水的COD去除率可達(dá)75. 26%。
權(quán)利要求
1.一種基于電芬頓氧化技術(shù)的蘭炭廢水預(yù)處理方法，其特征在于，用石墨氣體擴(kuò)散電極作陰極，用不銹鋼板做陽極；通過在陰極區(qū)鼓入空氣產(chǎn)生H2O2,與陽極產(chǎn)生的Fe2+構(gòu)成芬頓試劑，產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑羥基自由基氧化降解有機(jī)污染物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蘭炭廢水預(yù)處理方法，其特征在于，所述石墨氣體擴(kuò)散電極包括導(dǎo)電骨架及導(dǎo)電骨架上的擴(kuò)散催化層，所述石墨氣體擴(kuò)散電極的長(zhǎng)、寬、高分別為6cm、4cm、0. 2cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蘭炭廢水預(yù)處理方法，其特征在于，所述導(dǎo)電骨架的材料為不銹鋼金屬網(wǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蘭炭廢水預(yù)處理方法，其特征在于，所述擴(kuò)散催化層的材料為石墨、聚四氟乙烯、造孔劑及催化劑的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蘭炭廢水預(yù)處理方法，其特征在于，所述組成擴(kuò)散催化層的石墨、聚四氟乙烯、造孔劑及催化劑的質(zhì)量比為8:2:1:0. 01。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蘭炭廢水預(yù)處理方法，其特征在于，所述陰極區(qū)空氣流量為2.5L/min,電流密度為5. 2mA/cm2，廢水pH值應(yīng)控制在3±1. 5，電極極板間距保持在2cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蘭炭廢水預(yù)處理方法，其特征在于，所述石墨氣體擴(kuò)散電極和不銹鋼陽極采用多組電極按并行或串行方式連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于電芬頓氧化技術(shù)的蘭炭廢水預(yù)處理方法，利用高效石墨氣體擴(kuò)散電極作為陰極，不銹鋼板作為陽極構(gòu)成電化學(xué)氧化體系，通過控制電流密度、極板間距、廢水pH值及通氣量等條件使通入的空氣在陰極區(qū)產(chǎn)生雙氧水，結(jié)合陽極電解產(chǎn)生的Fe2+構(gòu)成芬頓試劑，產(chǎn)生具有極強(qiáng)氧化能力的羥基自由基氧化降解有機(jī)污染物，大幅降低廢水COD的同時(shí)，提高了后續(xù)處理過程中廢水的可生化性，達(dá)到充分去除污染物，提高去除率的目的；本發(fā)明也適合紡織、印染等其他生物難降解有機(jī)廢水的電解處理過程。
文檔編號(hào)C02F1/461GK102633322SQ201210112920
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者唐長(zhǎng)斌, 張玉潔, 李國(guó)平, 畢強(qiáng), 薛娟琴, 郭瑩娟 申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué)