[發明專利]用于難降解有機廢水處理的電化學高級氧化體系及方法

有效

• 申請號: 201110446107.5
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN102531107A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 褚衍洋
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F1/74;C02F1/72;C02F9/06
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• 代理人: 暫無信息

1.一種用于有機廢水處理的電化學高級氧化體系，其特征在于由四個電極組成：氣體擴散陰極，鈦基氧化物陽極，鐵陽極和鐵陰極；

其中，氣體擴散陰極由高純度石墨與有機聚合物乳液以及少量無機添加劑制成，用于將水中溶解氧還原為H₂O₂；

鈦基氧化物陽極，采用板狀鈦基體外涂氧化物SnO₂，Sb₂O₅和IrO₂制成，其中，Sn、Sb和Ir的質量比為10∶1∶0.2～10∶2∶1，該鈦基氧化物陽極用于發生羥基化作用生成吸附態·OH；

鐵陽極，由金屬鐵組成，用于釋放Fe²⁺進入液相；

鐵陰極為鐵陽極的對電極。

2.如權利要求1所述的電化學高級氧化體系，其特征在于所述高純度石墨純度為99.5％以上；所述有機聚合物乳液為聚四氟乙烯乳液，加入量為石墨質量的30-50％；所述無機添加劑為碳酸氫銨，加入量為石墨質量的5-10％。

3.一種如權利要求1所述的氣體擴散陰極，其特征在于其由高純度石墨與有機聚合物乳液以及少量無機添加劑制備而成。

4.如權利要求3所述的氣體擴散陰極，其特征在于其用于將水中溶解氧還原為H₂O₂。

5.如權利要求3所述的電化學高級氧化體系，其特征在于所述高純度石墨純度為99.5％以上；所述有機聚合物乳液為聚四氟乙烯乳液，加入量為石墨質量的30-50％；所述無機添加劑為碳酸氫銨，加入量為石墨質量的5-10％。

6.一種如權利要求3-5任一權利要求所述的氣體擴散陰極的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

將石墨粉、聚合物乳液和無機添加劑混合，超聲攪拌，使原料分散均勻形成均質膏體；

利用擠出機和模具將上述膏體塑造成中空圓柱狀；

將制備好的中空圓柱狀產品在馬弗爐中于300-400℃加熱30-90min；

將加熱后的材料放在有機溶劑浸泡10-20h；

用去離子水反復沖洗即得成品。

7.一種如權利要求1所述的鈦基氧化物陽極，采用板狀鈦基體外涂氧化物SnO₂，Sb₂O₅和IrO₂制成，其中，Sn、Sb和Ir的質量比為10∶1∶0.2～10∶2∶1。

8.如權利要求7所述的鈦基氧化物陽極的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

取板狀鈦基體在沸騰的5％碳酸鈉溶液中浸泡40-60min，然后浸入沸騰的由發煙硫酸與水的體積比為1∶10-1∶15制成的硫酸水溶液中2-5h，繼而用乙醇清洗，并浸泡于乙醇中3-5h；

按Sn，Sb，Ir質量比為10∶1∶0.2～10∶2∶1的比例稱取SnCl₄、SbCl₃和氯銥酸溶于異丙醇，超聲波攪拌使之混合均勻；

用手工方式將涂液涂覆于上述得到的鈦基體上，紅外燈100-120℃干燥5-10min，然后在馬弗爐內400-500℃下加熱氧化10-20min；

冷卻后重復涂覆、干燥和加熱過程15-20次，直到鈦基體上金屬Sn含量為1-3mg/cm²，取出空冷至室溫即得成品。

9.一種用于有機廢水處理的電化學高級氧化方法，其特征在于具體包括以下操作：

在水質調節池內將待處理廢水pH值調節至3.0-3.5后，進入電化學反應體系；

電化學反應體系中，控制氣體擴散陰極和鈦基氧化物陽極間的電壓，使氣體擴散陰極的電位在-0.20～-1.40V之間；控制鐵陽極和鐵陰極之間的電壓，控制鐵陽極電位在0～0.5V之間；向氣體擴散陰極供給空氣，以提供還原產生H₂O₂反應所需要的O₂，同時起到攪拌反應器內廢水的作用；

通過所述電化學反應體系后的廢水進入混合池通過添加堿液調節pH值至6-9，水中三價鐵離子及少量亞鐵離子水解生成氫氧化鐵絮狀沉淀；

廢水進入固液分離池實現泥水分離。