[發明專利]一種基于CNTs/Fe3O4三維電-Fenton提高蘭炭廢水可生化性的方法有效
| 申請號： | 201310376171.X | 申請日： | 2013-08-23 |
| 公開（公告）號： | CN103435134A | 公開（公告）日： | 2013-12-11 |
| 發明（設計）人： | 申麗華;郭曉濱;魏海霞;于春俠;鄭曉峰;閆蓓 | 申請（專利權）人： | 西安科技大學 |
| 主分類號： | C02F1/467 | 分類號： | C02F1/467 |
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| 地址： | 710054*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 cnts fe sub 三維 fenton 提高 廢水 生化 方法 | ||
技術領域
本發明屬于化學技術領域，涉及一種基于CNTs/Fe3O4三維電-Fenton降解蘭炭廢水的方法。
背景技術
蘭炭廢水是典型的高濃度、難生物降解的工業廢水，其水質類似于焦化廢水。目前，焦化、蘭炭廠廣泛采用的處理方法為：按常規方法先進行預處理，從高濃度污水中回收利用污染物；然后利用生物法進行二次處理。但是采用該技術，出水很難達到國家規定的排放標準，因此，很難滿足日益提高的環保要求。針對焦化廢水，研究學者提出了多種方法，如生物強化技術、焚燒法、催化濕式氧化法及超臨界水氧化法等，但實際能夠經濟、有效處理焦化廢水的甚少。其中，催化濕式氧化法較能夠經濟可行的處理焦化廢水。對于蘭炭廢水的研究鮮有報道，而由于蘭炭廢水濃度要比焦化廢水高出10倍左右，屬于典型的高濃度、難生物降解的廢水。因此，本文提出采用高效處理高濃度、難生物降解的三維電-Fenton氧化法處理蘭炭廢水，提高其可生化性。
電-Fenton氧化法能夠對有毒有害廢水進行有效處理，但是限制其應用的決定性因素之一是電流效率不高，雖然碳納米管的出現給陰極擴散電極帶來希望。高效、穩定將污染傳質在電極表面是污染物有效降解的關鍵，三維電極的構想正好解決了這一問題，三維電-Fenton是一種新型的電化學水處理技術，它針對二維平板電Fenton法傳質效果差、電流效率低、能耗高的缺點，將粒子電極引入到電Fenton體系中，增大了工作電極的表面積，改善了傳質效果，提高了電流效率，避免均相Fenton形成的二次污染。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺陷，提供一種基于CNTs/Fe3O4三維電-Fenton降解蘭炭廢水的方法，旨在利用CNTs/Fe3O4在弱酸性介質中部分溶出Fe離子和CNTs/Fe3O4的吸附性和導電性，吸附廢水中的有機污染物，然后通過磁場將其吸附在陰極電極附近，在曝氣的條件下可以通過陰極的生成Fenton反應，如此反復操作。同時，結合Sb摻的鈦基SnO2的催化氧化能力，直接產生·OH，進行有機物陽極氧化的方法，用于焦化廢水的處理。在此法中陰極和陽極之間不使用隔膜，有機物在含氧自由基的作用下降解為低碳數的繼后中間物，這種反應迅速進行，直到所有分子碎片氧化為CO2和H2O，從而提高了電流效率，節省了電能消耗。本發明用于三維電-Fenton氧化處理蘭炭廢水的并初步探討工藝參數對三維電-Fenton氧化的影響，為蘭炭廢水的處理尋求一條經濟可行的途徑。其具體技術方案為：
一種基于CNTs/Fe3O4三維電-Fenton降解蘭炭廢水的方法，包括以下步驟：
(1)取200mL蘭炭廢水，通入空氣，以石墨為陰極，Ti/SnO2為陽極，加5V電壓電解，出現大量的黑色泡沫，直到不再有氣泡產生，需要1h；
(2)經過(1)處理完的蘭炭廢水pH為7，用硫酸調節pH為3，加入1g/100mL的CNTs/Fe3O4為三維電極粒子，以石墨為陰極，Ti/SnO2為陽極，通入空氣，12V電壓下電解，每30min測定一次BOD5和CODCr的值；
(3)繪制BOD5/CODCr的值隨時間的變化圖。
進一步優選，所述CNTs/Fe3O4復合材料的合成包括以下步驟：
a1碳納米管純化先用65wt％硝酸對碳納米管進行純化預處理，將預處理后的碳納米管用超純水清洗至中性，放入在105oC真空干燥箱中烘干，得到純化后的碳納米管；
a2材料的制備將5.9g步驟a1純化碳納米管加入到4.0gFeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O，按1.75：1物質的量混合配成200mL水溶液，氮氣保護下超聲10min，然后置于65℃的恒溫水浴中，攪拌并同時逐滴滴加氨水，直至pH=9～10時停止加氨水，將溫度調至70℃繼續攪拌反應30min，停止反應，用磁鐵靜止沉淀，用去離子水和無水乙醇反復洗滌到中性溶液，置于85℃真空干燥箱干燥6h；
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