[發(fā)明專利]一種超聲協(xié)同脈沖電場(chǎng)處理含酚廢水的降解法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210300174.0
• 申請(qǐng)日: 2012-08-22
• 公開（公告）號(hào): CN102774927A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史永剛;土明林;王帥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 史永剛
• 主分類號(hào): C02F1/36
• 分類號(hào): C02F1/36;C02F1/48;C02F101/34
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責(zé)任公司 50209
• 代理人: 周韶紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種處理含酚廢水的降解法，特別是一種超聲協(xié)同脈沖電場(chǎng)處理含酚廢水的降解法。

背景技術(shù)

隨著當(dāng)前國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)工業(yè)廢水排放量也急劇增加。由于采用已有的處理技術(shù)成本較高，許多企業(yè)在監(jiān)督不嚴(yán)時(shí)會(huì)在處理環(huán)節(jié)上打折扣，當(dāng)這些含有大量難降解的有機(jī)污染物的廢水直接排放到自然界中時(shí)，對(duì)人類的健康和生存環(huán)境會(huì)造成嚴(yán)重的威脅。如何處理這些有毒難降解有機(jī)物成為水污染防治界研究的難點(diǎn)之一。

含酚廢水是一種來源廣、水量大、危害十分嚴(yán)重的工業(yè)廢水。苯酚是芳香族化合物中的一個(gè)典型代表，為一類穩(wěn)定的化合物，在現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用廣泛，作為抗氧劑、非離子表面活性劑、增塑劑、石油產(chǎn)品添加劑廣泛應(yīng)用于紡織、造紙、塑料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、油漆等等工業(yè)。大量含有芳香族化合物的有機(jī)廢水排出后不易被分解，即使被降解，也要產(chǎn)生苯酚。苯酚有一定毒性，且不易被細(xì)菌或微生物分解，對(duì)水環(huán)境造成很大的污染，是一種典型的有毒、有害有機(jī)污染物。

目前，常見的含酚廢水處理方法有萃取法、吸附法、電催化技術(shù)、超聲降解法、臨界水氧化法和常規(guī)氧化法等。單級(jí)萃取率可達(dá)95%以上，但萃取后的廢水含酚量仍不符合排放標(biāo)準(zhǔn)，且在廢水中含微量萃取劑，可能造成二次污染，因此，N-503萃取法對(duì)高濃度含酚廢水，僅作為一級(jí)回收處理；欲使廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，須進(jìn)行二級(jí)生化處理。吸附法主要采用大孔徑樹脂作吸附劑，成本較高。電催化技術(shù)作為近10年來迅速發(fā)展的新技術(shù),因其適用范圍廣,氧化處理迅速徹底等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于有機(jī)廢水處理,尤其是對(duì)生物有較毒性或難生化降解的有機(jī)污水治理；由于其處理效率高、操作簡(jiǎn)便易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、無二次污染等特點(diǎn)，引起了國(guó)內(nèi)外研究者越來越多的關(guān)注。超聲降解法其超聲波氧化的動(dòng)力來源是聲空化,當(dāng)足夠強(qiáng)度的超聲波(15kHz～20MHz)通過水溶液,在聲波負(fù)壓半周期,聲壓幅值超過液體內(nèi)部靜壓,液體中的空化核迅速膨脹。在聲波正壓半周期,氣泡又因絕熱壓縮而破裂,持續(xù)時(shí)間約0.1μs。破裂瞬間產(chǎn)生約5000K和l00MPa的局部高溫高壓環(huán)境,并產(chǎn)生速率為110m/s的強(qiáng)沖擊微射流。超聲波氧化技術(shù)采用的設(shè)備是磁電式或壓電式超聲波換能器,通過電磁換能產(chǎn)生超聲波。超聲波氧化反應(yīng)條件溫和,通常在常溫下進(jìn)行,對(duì)設(shè)備要求低,是應(yīng)用前景廣闊的無公害綠色化處理技術(shù)。臨界水氧化法(SCWO)在國(guó)內(nèi)研究尚處于起步研究階段。氧化法多用于低濃度含酚廢水（<1000mg/L）的處理。

超聲降解主要通過三條途徑進(jìn)行：一是在超聲過程中產(chǎn)生的空化氣泡里熱解；二是在溶液本體或空化氣泡液膜內(nèi)，受超聲過程產(chǎn)生的OH^-和H⁺自由基的攻擊而被降解；三是在空化過程中形成的超臨界態(tài)水氧化而降解。

電化學(xué)氧化降解有機(jī)物是通過直接氧化或間接氧化進(jìn)行。直接氧化是有機(jī)物在陽極高電勢(shì)作用下失去電子而降解；而間接氧化是在脈沖電場(chǎng)作用下水電解生成氧化性物種使有機(jī)物降解：

H₂0?→?H⁺+?OH^-

H₂O?→?H⁺+?OH^-→?H₂+O₂

電化學(xué)過程主要包括電解質(zhì)中離子的遷移過程和電極的金屬溶液界面上的氧化還原反應(yīng)。而大多數(shù)有機(jī)污染物在陽極氧化時(shí)可降解為CO₂和H₂O。然而，在電解法處理有機(jī)廢水，有機(jī)物在電極上被氧化或還原時(shí)，會(huì)在電極表面形成一層聚合物膜，從而改變了電極表面性質(zhì)，導(dǎo)致電極活性下降和電耗增加。

目前超聲與脈沖電化共同協(xié)同作用于含酚廢水處理上還未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種成本低、簡(jiǎn)單易行、含酚廢水降解徹底的超聲協(xié)同脈沖電場(chǎng)處理有毒難降解含酚廢水的降解法。

本發(fā)明的目的是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種超聲協(xié)同脈沖電場(chǎng)處理含酚廢水的降解法，包括如下步驟：

A.降解準(zhǔn)備：

調(diào)節(jié)脈沖電源恒電位8～12V，脈沖周期0.1～10ms；

調(diào)節(jié)超聲功率50～900W,?頻率20～25kHz，超聲時(shí)間0.5～10s，間隙時(shí)間0.5～10s；

B.超聲協(xié)同脈沖電場(chǎng)降解：