[發明專利]一種用于處理苯酚廢水的裝置及其方法

有效

• 申請號: 201010222308.2
• 申請日: 2010-07-09
• 公開（公告）號: CN101891285A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 倪晉仁;朱秀萍;魏俊俊
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461
• 代理公司: 北京金闕華進專利事務所(普通合伙) 11224
• 代理人: 曹正鳳

技術領域

本發明涉及處理廢水的裝置及其方法，屬于廢水處理技術領域，具體涉及一種以大面積摻硼金剛石膜BDD電極為陽極通過電化學氧化法處理苯酚廢水的裝置及其方法。

背景技術

許多工業過程，如農藥、殺蟲劑、染料、醫藥、塑料、清潔劑等生產過程，都產生含有各種難降解有機污染物的廢水，這些難降解有機污染物通常是毒性很大的物質，如苯酚類、甲酚類、硝基苯類、苯胺類、氯代苯類、多氯聯苯、多環芳烴類等。含有這些難降解有機污染物的有機廢水具有如下的特點：有機物含量高、色度高、毒性強、鹽度高、pH變化幅度大、成分復雜、氨氮含量高、微生物營養元素比例嚴重失調、可生化性差。采用常規物理、化學、生物方法處理這類廢水，難以滿足凈化處理在技術和經濟上的要求，相關處理技術的開發是目前水處理領域的研究熱點和難點。

電化學氧化技術是以電子為氧化劑，不需另外添加氧化還原劑，產生的自由基無選擇地直接與廢水中的有機污染物反應，將其降解為二氧化碳、水和簡單有機物，沒有或很少產生二次污染，是一種氧化能力較強、可控性很好、反應條件溫和、設備及其操作較為簡單的“環境友好”技術(Environmental?Friendly?Technology)，在難降解有機廢水處理方面極具潛力。

對于電化學氧化技術電極材料非常重要，影響著電化學氧化過程的效果和效率。BDD電極是目前研究表明電化學性能最好且最為穩定的電極材料，它具有如下一些獨特的優點：①析氧電勢高，有利于·OH等具有強氧化能力的活性中間體生成，從而具有較高的電流效率和較強的氧化能力；②化學性能穩定，不會釋放有毒有害物質；③吸附性小，不易被污染，且具有“自潔凈”能力；④耐腐蝕能力強，因此使用壽命長。

此外，對于電化學氧化技術電化學反應器的合理設計也是提高電流效率和降低成本的一個重要途徑。在發生直接電化學氧化時，污染物只有傳質到電極的表面，才能被氧化降解；而間接電化學氧化時，高效率的處理只有在污染物與電化學產生的強氧化劑充分混合的條件下才能實現。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足之處，而提供一種高效的處理難降解有機苯酚廢水的裝置及其方法。

本發明目的是通過如下措施來實現：該處理方法是以面積達2904cm²的摻硼金剛石膜BDD電極為陽極，相同大小的不銹鋼為陰極，BDD陽極和不銹鋼陰極平行地置于電化學反應器中，電極間距為1.55cm，通過電化學氧化法處理苯酚廢水；

處理苯酚廢水裝置：該裝置包括恒流穩壓電源、電化學反應器、恒流泵和儲水池；其中：電化學反應器主要包括外殼和主體兩個部分；

外殼主要起固定主體、保護主體和絕緣作用；骨架為鑄鐵，底部裝有四個輪子，便于反應器的移動；前后左右及上面用木板絕緣；前后木板上各裝兩個風扇，有利于熱擴散；左側木板上開兩個孔作為電極導線的出口，后面木板上開兩口，一個為風扇導線的出口，另一個為出水管的出口，風扇開關安裝在右側木板；

主體為平板狀，由兩塊絕緣板、兩根銅導線、BDD陽極和不銹鋼陰極、二個密封墊和一個聚四氟乙烯框壓在一起構成；四周用鑄鐵夾密封，面上再用三對鑄鐵條加固，前后的鑄鐵通過兩端的螺栓固定；絕緣板上開許多通風口以便熱擴散；聚四氟乙烯框上下各開三個進水口和出水口；

所述的電化學反應器為平板式的密閉體系，有利于傳質過程；

通過安裝風扇和打孔的方式有效地改善了電化學反應器熱擴散的問題；

所述的電化學反應器采用銅導線內置的方式來有效導電和通過添加絕緣板來有效防止漏電；

用于處理苯酚廢水的裝置的方法為電化學氧化法，運行條件為流速1～4L?min^-1、廢水體積/陽極面積(V/A)6.89～13.77cm和電流密度15～30mA?cm^-2。

電化學氧化法優選運行條件為流速4L?min^-1、V/A?10.33cm和電流密度20mA?cm^-2；處理苯酚廢水，經過3.19h可達到國家排放標準COD＜150mg?L^-1，能量消耗僅為56.94kWhm^-3，處理量可達225Ld^-1。