[發明專利]一種高效處理廢水的電催化濕式過氧化氫氧化方法及其裝置

無效

• 申請號: 200910197216.0
• 申請日: 2009-10-15
• 公開（公告）號: CN101671088A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 趙國華;呂保櫻;高俊俠
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F9/10
• 分類號: C02F9/10;C02F1/02;C02F1/72;C02F1/461
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司
• 代理人: 張 磊

技術領域

本發明屬于有機污染廢水處理技術領域，具體涉及一種處理廢水的電催化濕式過氧化氫氧化方法及其裝置。

背景技術

隨著社會工業化的不斷發展，全球的環境問題日漸突出，尤其是大量工農業污水和生活廢水的排放使得水體遭受到有機物的嚴重污染；由于有機污染物呈現出種類繁多、物質結構復雜、有毒有害性強、濃度高等一系列特點，因此近些年來如何處理水體中的難生物降解有機污染物是環保研究中的重點和難點。

高級氧化技術是一類目前被認為具有良好發展前景的熱門研究技術，主要包括濕式催化氧化、光催化氧化、電催化氧化、聲化學氧化、臭氧氧化、超臨界水氧化等。其中對于難生化降解的污染物，濕式氧化(Wet?Oxidation)技術是一種高效的礦化處理方法。由于其濕式氧化通常需要在高溫高壓下進行，因此，在此基礎上發展出催化濕式氧化技術(Catalytic?Wet?Oxidation，簡稱CWO)技術。由于其效率高、無二次污染等特點，因此廣泛應用于焦化廢水、含酚廢水、染料廢水、造紙廢水等多種工業廢水的處理。

通常，在催化濕式氧化技術中所使用的催化劑可以是均相催化劑，例如Fe³⁺和Cu²⁺等過渡金屬離子，這些金屬離子能催化濕式氧化反應的快速進行，但是由于離子直接加入溶液中，易造成金屬離子的二次污染和后處理的困難等問題。反應也可采用異相催化劑，然而，在CWO技術中應用這類催化劑同樣尚存在兩方面的問題。一是采用粉末狀、顆粒狀的固相催化劑，分離都較為困難，為此有時采用貴金屬負載型催化劑或過渡金屬氧化物負載型的催化劑，但相對后續處理均較為繁瑣；二是在催化濕式氧化過程中，反應過程中常伴隨有機酸生成，固體催化劑尤其金屬氧化物易被溶蝕，造成催化劑的流失，由此會造成的二次污染。但目前尚未能很好解決這類高效催化劑的分離和流失問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種處理廢水的電催化濕式過氧化氫氧化方法及其裝置。

本發明提出的處理廢水的電催化濕式過氧化氫氧化方法，具體步驟如下：

將待處理廢水置于高壓反應釜3內，高壓反應釜3與待處理廢水均預熱到所需溫度，向高壓反應釜3內加入雙氧水，雙氧水投加量視反應體系所需，通氮氣(N₂)5-7分鐘，以達到除去反應體系中氧氣的目的，然后充入N₂使體系達到反應所需要的壓力，壓力范圍0-2MPa；溫度控制器2控制反應所需溫度，在陰極電極4和陽極電極5間施加電壓，在恒電流狀態下，使電催化濕式過氧化氫氧化降解得以進行；其中：當水樣體積為200-450ml時，陽極電極和陰極電極的面積均為5-40cm²，陽極電極與陰極電極的間距為1.5-2cm，電流密度為2-40mA/cm²，溫度為20-150℃，壓力為0-2MPa。

本發明中，液相取樣閥門8可以實時取樣監控反應器中廢水的處理程度，氣相取樣閥門9可以控制高壓反應釜內的壓力，溫度控制器2控制整個反應體系的溫度，磁力攪拌器6可以調節反應體系的攪拌程度。

本發明中，所述恒電流降解處理時間為1-7h。

本發明中，待處理廢水包括難以生化降解污染物，具體有2，4-二氯苯氧乙酸，甲基橙等。

本發明提出的高效處理廢水的電催化濕式過氧化氫氧化所使用的裝置，包括溫度探頭1、溫度控制器2、高壓反應釜3、陰極電極4、陽極電極5、磁力攪拌器6、壓力表7、液相取樣閥門8、氣相取樣閥門9和加熱器10；陰極電極4和陽極電極5插入高壓反應釜3內，高壓反應釜3放置于加熱器10內，加熱器10放置于磁力攪拌器6上，溫度探頭1插入加熱器10內，加熱器10下方一側連接溫度控制器2，高壓反應釜3釜頂設有管道孔，第一管道一端通過管道孔插入高壓反應釜3的待處理廢水內，第一管道另一端連接液相取樣閥門8，第二管道一端通過管道孔插入高壓反應釜3內，另一端依次連接壓力表7和氣相取樣閥門9；陰極電極4和陽極電極5分別連接電源的負極、正極。

本發明中，所述陽極電極5采用納米鉑電極。

本發明中，所述陰極電極4采用鈦電極或不銹鋼電極。

使用該裝置應用于2，4-二氯苯氧乙酸的處理中，在相同時間，不同溫度下，2，4-二氯苯氧乙酸的TOC去除率提高了60-93％。

與現有技術相比，本發明具有如下優點：