[發明專利]一種高效降解布洛芬電催化粒子電極及其制備方法

在審

• 申請號: 201610022394.X
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105585079A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 馮巖;鞏玉帥;于衍真;李雪;周波
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業) 37240
• 代理人: 李茜

技術領域

本發明屬于廢水處理技術領域，特別涉及一種用于處理城市污水中布洛芬的電催化粒子電極及其制備方法。

背景技術

隨著經濟的發展，城市污水中目前廣泛存在來自工業廢水中的重金屬、酚類化合物以及其它不可生物降解的新興有機污染物質，這些物質普遍認為對人體和環境具有毒性。一方面傳統污水處理工藝不能有效去除，帶給受納水體及剩余污泥處置地的二次污染，進而影響給水廠水源和當地地下水水質；另一方面，常規的給水處理工藝混凝、沉淀、過濾對其中一部分物質并沒有明顯的效果。雖然高級氧化及膜分離可以有效地去除水中部分新興有機污染物質，但因諸多原因并未在給水處理中應用,有毒新興有機污染物質一旦進入水源必威脅用水安全。為了減輕此類污染物對人類健康地危害，尋找適合我國國情且經濟有效的城市污水深度處理技術來去除這些污染物迫在眉睫。

布洛芬、雙氯芬酸、酮洛芬、萘普生、氯貝酸等新興有機物均在污水處理廠進出水均檢測出，5種藥品的平均濃度分別為:1380ng/L、320ng/L、25.3ng/L、58.2ng/L和81.4ng/L，且在曝氣生物濾池中，布洛芬的去除效果最好，去除率也僅有20%。布洛芬(Ibuprofen)是一種兒童退燒藥，具有抗炎、鎮痛、解熱作用，適用于治療風濕性關節炎、類風濕性關節炎、骨關節炎、強直性脊椎炎和神經炎等，中文別名為2-(-4-異丁基苯基）丙酸，其為白色或類白色粉末，熔點77~78⁰C,沸點157⁰C,分子式為C₁₃H₁₈O₂，分子量為206.28，在環境受納水體中均被頻繁檢出、且檢出濃度相對較高，具有潛在的生態毒性，是目前最受關注的PPCPs類污染物，其均為芳香雜環化合物，屬于難生物降解的有機物，傳統的污水處理方法(如A²/O、吸附、紫外等方法)以及常規的混凝、沉淀、過濾給水處理工藝都不能夠有效去除。

復極性三維電極是一種新型的高級氧化方法，能夠在催化劑的作用下在粒子電極表面生成具有強氧化性的羥基自由基和過氧化氫等物質，是降解有機物污染物的關鍵物質。復極性三維電極降解廢水中的有機污染物技術至今未能實現工業化，其主要原因是電流效率低，能耗高，處理難降解有機物的難點在于兩個“時間”問題：一是處理降解有機物的電催化速度和效率如何提高;另一個是電極壽命問題，即電極的穩定性如何提高。對于前者，要從研制高電催化活性的粒子電極和有效的反應器設計入手來解決；對于后者，則要從粒子電極的結構和制備方法入手去研究。目前常用的幾種粒子電極包括活性炭、金屬氧化物以及負載的金屬或金屬氧化物，然而這些粒子電極存在如下問題：活性炭顆粒的阻抗相對較小，裝填于三維電極反應器中運行時容易形成短路電流，從而降低電流效率，并且活性炭粒子在電解過程中還會出現粉化現象；金屬氧化物粒子電極在電解過程中會有一些有毒的離子溶出，會成為二次污染物，例如PbO₂粒子電極；負載的金屬或金屬氧化物克服了活性炭粒子電極的缺點，提高了水處理效果，但也存在負載金屬易于脫落等問題。因此，本發明要解決的技術問題是針對城市污水處理廠出水中難處理物質布洛芬，提供一種具有高效降解布洛芬的持久性電催化粒子電極及制備方法，以解決現有污水技術處理布洛芬低、粒子電極穩定性不夠、壽命短、電極材料成本較高的問題。

發明內容

本發明針對以上問題，提供一種高效降解布洛芬電催化粒子電極及其制備方法。本發明所提供的粒子電極材料作為三維電極反應器的工作電極，可有效降解城市污水處理廠出水中難處理物質布洛芬，且電流效率高，能耗低，粒子電極壽命長。

本發明的技術方案之一是提供一種具有高效降解布洛芬電催化粒子電極，由干燥錳系鐵合金渣顆粒、干燥細粘土、成孔劑、活化劑、負載劑構成。

所述成孔劑可以是炭粉、鋸末屑、淀粉中的一種。

所述活化劑可以是Fe₃O₄、Fe₂O_3、MnO₂、CuO中的一種。

所述錳系鐵合金渣是在生產錳系合金的過程中，每生產1t錳系合金將產生1．2～1．5t錳渣，全國錳系合金年產量已超過800萬t，產生錳渣量在1000萬t，錳系鐵合金渣富含MnO，高達10%以上，是一種冶金廢棄物。

所述負載劑是SnC1₄·5H₂0和Mn(NO₃)₂。