[發(fā)明專利]一種光伏驅(qū)動電芬頓自維持系統(tǒng)及降解苯胺廢水的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810469601.5
• 申請日: 2018-05-16
• 公開（公告）號: CN108439671B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張順喜;王文清;程群鵬;李建芬
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢輕工大學(xué)
• 主分類號: C02F9/06
• 分類號: C02F9/06;C02F1/461;C02F1/72;C02F103/38
• 代理公司: 北京思創(chuàng)大成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11614
• 代理人: 高爽

本發(fā)明公開了一種光伏驅(qū)動電芬頓自維持系統(tǒng)及降解苯胺廢水的方法。該光伏驅(qū)動電芬頓自維持系統(tǒng)包括電芬頓自維持單元、鐵絮體回收單元及光伏電源驅(qū)動單元，所述電芬頓自維持單元與所述鐵絮體回收單元連接。由于采用的是可再生能源，又無需額外投加化學(xué)試劑，因而處理成本大大降低；較好地克服了傳統(tǒng)Fenton法的不足，非常適合微量、分布式水體中苯胺的處理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于地表水微污染水體處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種光伏驅(qū)動電芬頓自維持系統(tǒng)及降解苯胺廢水的方法。

背景技術(shù)

苯胺是一種無色油狀液體，具有芳香氣味，它作為重要的有機(jī)中間體，在化工染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥和國防等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。然而，排放到水體中的苯胺由于具有長期殘留性、生物蓄積性、致癌、致畸、致突變性等特點(diǎn)給生態(tài)環(huán)境帶來重大災(zāi)難，并嚴(yán)重危害到人們的健康，因此被世界大多數(shù)國家列為優(yōu)先控制的污染物之一。在我國，鑒于苯胺的嚴(yán)重危害性，其也被列入“中國環(huán)境優(yōu)先污染物黑名單”中，并嚴(yán)格控制其在工業(yè)廢水中的排放。

目前，對難降解的苯胺，其主要治理技術(shù)可分為：物理法、化學(xué)法和生物法。其中Fenton氧化法是H₂O₂在Fe²⁺的催化作用下生成強(qiáng)氧化性羥基自由基(·OH)，進(jìn)而將水體中難降解有機(jī)物氧化，具有處理效果好、反應(yīng)徹底、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，故在治理水體中難降解有機(jī)物時(shí)常用。常見的H₂O₂、Fe²⁺和酸堿藥品(調(diào)pH)投加方式有一次性投加或連續(xù)投加。前者排放污泥量大，藥品利用率低，后者需連續(xù)投加設(shè)備，一次性投資大，勞動強(qiáng)度高，此外H₂O₂的昂貴價(jià)格以及存貯安全限制了該法廣泛使用。為彌補(bǔ)上述不足，近年來出現(xiàn)了Electro-Fenton技術(shù)，該法主要通過電化學(xué)方法產(chǎn)生H₂O₂(反應(yīng)式O₂(g)+2H⁺+2e^-→H₂O₂)以及形成合適的pH環(huán)境并外部添加Fe²⁺使污染物得到治理，雖降低了H₂O₂的成本與安全風(fēng)險(xiǎn)，但仍常需外部添加O₂(形成H₂O₂)和Fe²⁺，勞動強(qiáng)度仍較大；而過量的鐵添加會導(dǎo)致排放水體的鐵含量超標(biāo)并影響人們對水體的感官；此外大多使用化石燃料所產(chǎn)生的電能，且使用時(shí)需將交流電變成直流電；另外對偏遠(yuǎn)分布式點(diǎn)排放由于運(yùn)行成本和電力問題制約了該技術(shù)的推廣與使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對傳統(tǒng)Fenton氧化法和Electro-Fenton法的不足而提出的綠色處理方法，本方法通過兩對電極和催化劑系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)H₂O₂和Fe²⁺的原位產(chǎn)生并持續(xù)供給，通過電流調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對水體pH值分布控制；運(yùn)行時(shí)不需額外物質(zhì)添加且運(yùn)行成本極低，對原有水質(zhì)中的苯胺有明顯的去除。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面提供一種光伏驅(qū)動電芬頓自維持系統(tǒng)，該光伏驅(qū)動電芬頓自維持系統(tǒng)包括電芬頓自維持單元、鐵絮體回收單元及光伏電源驅(qū)動單元，所述電芬頓自維持單元與所述鐵絮體回收單元連接；

所述電芬頓自維持單元包括自下而上依次設(shè)置的陰極板A、陽極板A、催化劑層、陽極板B和陰極板B；所述陰極板A、陽極板A和陰極板B各自獨(dú)立地采用石墨或鈦板電極；所述陽極板B采用鐵板或鑄鐵板電極；

所述鐵絮體回收單元包括沉淀池和設(shè)置在沉淀池內(nèi)的濾料層。

作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述陰極板A和陽極板A通過絕緣電極襯套相連，間距為20-40mm；所述陰極板B和陽極板B通過絕緣電極襯套相連，間距為20-30mm。

作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述陰極板A、陽極板A、陰極板B和陽極板B均為開孔的圓板電極，孔直徑為1.5～2.5mm，開孔率為18～25％。