[發明專利]基于電芬頓反應的廢水處理方法

無效

• 申請號: 201010146094.5
• 申請日: 2010-04-02
• 公開（公告）號: CN101798130A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 陳韋;張鐵鍇
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F1/72
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 陳忠輝

技術領域

本發明涉及一種利用電催化氧化進行廢水處理的方法，具體涉及一種采用簡易而經濟的鋼材結構作為電芬頓反應電極的廢水處理方法，適于處理高濃度印染、化工、制藥等行業難降解的有機廢水。

背景技術

一直以來，高濃度難降解有機廢水是水處理技術的難點問題。此類廢水主要是染料、農藥、醫藥、化工、焦化等生產過程中產生的廢水，廢水污染物濃度高、毒性大、鹽份較高難于生物降解，因此必須采用預處理技術和方法，才能有效妥善處理。如果這些物質不加治理地向環境排放，勢必嚴重污染環境和威脅人類身體健康。隨著工農業的迅速發展，人們合成了越來越多的有機物，其中難降解有機物占了很大比例，因此難降解有機物的治理研究已引起國內外有關專家的高度重視，是目前水污染防治研究的熱點與難點。

高級氧化技術在處理難降解有機廢水領域具有非常明顯的優勢。芬頓反應是典型的高級氧化方法：利用過氧化氫和亞鐵離子反應生成羥基自由基，可以快速去除傳統技術無法去除的難降解有機物。芬頓(Fenton)試劑在廢水處理中的研究與應用日益受到國內外的關注。芬頓試劑氧化法的優點在于H₂O₂分解速度快、氧化速率高，但由于大量Fe²⁺的存在，H₂O₂的利用率不高，使有機污染物降解不完全，且反應必須在酸性條件下進行，否則因析出Fe(OH)₃沉淀而使加入的Fe²⁺或Fe³⁺失效，并且溶液的中和還需消耗大量的酸堿，另外處理成本高也制約這一方法的廣泛應用。鑒于此，廣大環境科學工作者致力于此法的改進，芬頓法基本上是沿著光化學和電化學兩條路線向前發展的。

電芬頓法是利用電化學法產生的，以及作為芬頓試劑的持續來源，兩者產生后立即作用而生成具有高度活性的羥基自由基，使有機物得到降解，其實質就是在電解過程中直接生成芬頓試劑。與傳統芬頓法相比，電芬頓法有它獨特的優點不需或只需加人少量化學藥劑；可以大幅度降低處理成本；處理過程清潔，不會對水質產生二次污染；設備相對簡單，電解過程需控制的參數只有電流和電壓，易于實現自動控制。電芬頓法除羥基自由基的氧化作用外，還有陽極氧化，電吸附等伴隨的凈化作用，所以處理效率比傳統芬頓法高、占地面積小、處理周期短、條件要求不苛刻、易于和其它方法結合，為廢水的綜合治理提供了一條有效途徑。

電芬頓法主要包括陰極電芬頓法，犧牲陽極法，和通過電極反應生成芬頓反應所需兩種物質的方法。前兩種方法都需要外加藥劑進行反應，成本較高，反應效率也比較低。電極本身產生芬頓反應所需兩種物質的方法可以在發生芬頓反應的同時，利用過量的鐵離子生成氫氧化物絮凝沉淀去除有機物，這樣就可以在廣泛pH范圍內達到凈化廢水的作用。但現有技術狀況下，該方法普遍采用鐵泥或不銹鋼板作為電芬頓反應的陽極材料，副產物較多，且成本較高。

發明內容

鑒于上述通過電極反應生成芬頓反應所需兩種物質的方法在富含難降解有機物的廢水處理過程中的優勢以及存在的不足，本發明的目的旨在提供一種基于電芬頓反應的水處理方法，實現成本低廉化、高效化的廢水處理。

上述本發明的目的，將通過以下技術方案得以實現：

基于電芬頓反應的廢水處理方法，對廢水中含鐵元素的電極施加電源，電極本身的鐵元素失去電子形成亞鐵離子，而在廢水中的溶解氧在不銹鋼陰極表面還原產生過氧化氫，過氧化氫與水中的亞鐵離子反應產生氫氧自由基氧化降解廢水中的有機物，其特征在于：所述廢水處理方法采用不銹鋼網作為電化學反應的陰陽兩極，且所施加到陰陽兩極上的電源采用可切換正負極方向的電源。

進一步地，前述基于電芬頓反應的廢水處理方法，其中該電芬頓反應的液態環境酸堿度為pH值介于2～8之間，在pH值介于2～5的酸性環境下，所述電芬頓反應以氫氧自由基氧化降解有機物為主；中性環境下，反應機理主要為絮凝沉淀機理。

進一步地，前述基于電芬頓反應的廢水處理方法，其中該電芬頓反應的液態環境中實時注有氧氣，可用簡單的曝氣裝置向廢水通入空氣。

進一步地，前述基于電芬頓反應的廢水處理方法，其中該不銹鋼網可以為多種目數，其材質選擇可以包括0Cr18Ni9、0Cr19Ni10、0Cr25Ni20及0Cr17Ni12Mo2等；而且該不銹鋼網的陰陽兩極可以根據實際廢水處理裝置情況加工成任意所需形狀。

本發明基于電芬頓反應的廢水處理方法應用后，其有益效果在于：