[發明專利]一種雙電極電絮凝-電催化臭氧裝置及工業廢水處理方法

有效

• 申請號: 201810189286.0
• 申請日: 2018-03-08
• 公開（公告）號: CN108217862B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 孔繁鑫;林曉峰;陳進富;孫廣東
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: C02F1/463
• 分類號: C02F1/463;C02F1/461;C02F1/72
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;劉美麗

本發明涉及一種雙電極電絮凝?電催化臭氧裝置及工業廢水處理方法，其特征在于，包括反應容器、鋁板陽極、微孔曝氣頭、碳基陰極、直流電源、氣體轉子流量計和臭氧發生器；所述反應容器的底部設置有閥門；所述反應容器內間隔設置有所述鋁板陽極、微孔曝氣頭和碳基陰極，所述鋁板陽極連接所述直流電源的正極，所述碳基陰極連接所述直流電源的負極，所述微孔曝氣頭經所述氣體轉子流量計連接所述臭氧發生器，所述氣體轉子流量計用于控制進入所述反應容器內混合氣體的流速，本發明操作簡單、易于控制，具有良好的應用前景，可以廣泛應用于工業廢水處理技術領域中。

技術領域

本發明涉及一種雙電極電絮凝-電催化臭氧裝置及工業廢水處理方法，屬于工業廢水處理技術領域。

背景技術

隨著經濟的發展，工業生產過程中排放的工業廢水總量迅猛增加，這類廢水中常含有無機固體懸浮物、難降解的有機物和鹽類等，同時許多廢水帶有顏色、臭味或易生泡沫，直接排放會造成水體污染，威脅人民群眾的生命和健康，是現今社會關注的熱點和難點。目前，對難降解有機工業廢水的處理主要有物化處理方法，其中，高級氧化和催化氧化方法最為常用，例如：1)臭氧氧化方法，臭氧的標準氧化還原電位(E⁰＝2.07V)很高，是一種強氧化劑，具有特殊的電子結構和親電特性，因而臭氧可直接氧化許多有機物。現有技術的臭氧催化氧化系統及其在有機難降解廢水臭氧催化氧化中的應用，解決了現有技術存在的臭氧利用率低、生產成本高等問題，但臭氧的氧化能力有限，不能將有機物徹底礦化，且受PH影響較大，不適合直接處理實際廢水。2)Fenton(芬頓)氧化法，是在1893年被法國化學家芬頓所發現的，過氧化氫(H₂O₂)與二價鐵離子(Fe²⁺)的混合液具有很強的氧化性，在反應體系中過氧化氫在正二價鐵離子的催化作用下被分解形成羥基自由基(·OH)，并引發一系列自由基鏈反應，從而快速氧化難降解有機污染物，由此研發的電-芬頓(Electro-Fenton)綜合了電化學過程和Fenton過程，將電化學過程產生的Fe²⁺和H₂O₂作為Fenton試劑的持續來源，在反應過程中無須添加任何試劑。但Fenton氧化法操作起來不易控制且對廢水的PH要求很苛刻(酸性條件)。3)電催化氧化方法，采用電化學與其他方法聯用的電催化氧化方法處理難降解有機物也取得不錯的效果，碳基陰極可以把溶液中的氧氣電化學轉化成過氧化氫，在臭氧、超聲波或UV作用下發生Perexone(催化臭氧)反應，產生具有強氧化能力的羥基自由基，可以無選擇性地降解有機污染物，并將有機物完全礦化為二氧化碳和水，從而高效降解礦化廢水中的有機物及降解過程中產生的中間產物。

上述方法對廢水的處理局限于溶解性有機物，對廢水中固體懸浮物、膠體及重金屬的處理無明顯效果，而電絮凝(Electrocoagulation,EC)方法采用電化學的方法，在陽極溶解產生大量陽離子生成一系列多核羥基絡合物和氫氧化物，起到原位產生混凝劑的作用，使得廢水中的懸浮物及膠體類物質凝聚沉淀而分離，陰極采用惰性電極材料。此過程只需定期更換陽極材料，具有操作方便，效率高和易于管理的特點，同時對廢水中的重金屬離子能起到共沉淀的作用。研究人員以穿孔鋁板為陽極材料，處理含有鋅(Zn)、銅(Cu)、鎳(Ni)、銀(Ag)和Cr(Ⅵ)(六價鉻)等離子的重金屬廢水，發現Zn、Cu、Ni、Ag和Cr可通過陰極沉淀以及與氫氧化鋁的共沉淀作用得到去除。上述的電催化氧化方法將電能轉化為化學能，原位產生混凝劑和氧化劑，易于管理，日益受到人們的重視，但還存在電化學處理過程中電流利用效率低、需要提高懸浮物、膠體物質以及難降解有機物的協同去除效率等問題。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種電流利用效率高以及懸浮物、膠體物質和難降解有機物的協同去除效率高的雙電極電絮凝-電催化臭氧裝置及工業廢水處理方法。