[發明專利]一種三維電極耦合氧化劑處理難降解廢水的方法

有效

• 申請號: 201810949004.2
• 申請日: 2018-08-20
• 公開（公告）號: CN108928890B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 李君;賴波
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F1/66;C02F1/72;C02F1/78;C02F101/30
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 郭萍

本發明屬于難降解廢水處理領域，提供了一種三維電極耦合氧化劑處理難降解廢水的方法，該方法的操作如下：向布置了板式陽極和板式陰極的廢水處理容器中加入pH值為3～11的待處理難降解廢水，向廢水處理容器中加入氧化劑和顆粒電極，攪拌使顆粒電極處于流化狀態，啟動與板式陽極和板式陰極連接的直流電源，在電流密度為2～20mA/cm²的條件下處理15～60min，即完成難降解廢水的處理；所述顆粒電極為磁性尖晶石型鐵氧體MFe₂O₄納米顆粒，所述氧化劑為過硫酸鹽、過氧化氫、臭氧中的至少一種。本發明提供的方法可以在降低廢水處理成本的同時有效提高難降解廢水的降解效率和降解效果。

技術領域

本發明屬于難降解廢水處理領域，涉及一種三維電極耦合氧化劑處理難降解廢水的方法。

背景技術

工業生產過程排放的一些廢水通常存在大量有害且十分難降解的有機污染物。不僅如此，一些新型污染物如除草劑類農藥、抗生素類藥物等造成的水體污染也是一類重要的環境問題。傳統的生物處理、熱處理、吸附、物理化學處理方法和膜處理方法已經被應用于去除這些難降解有機污染物，然而實際應用過程中都顯現出一些技術缺陷，如反應時間較長，難降解污染物的處理效果不明顯，二次污染嚴重等。

高級氧化技術(AOPs)由于在反應過程中會產生自由基一類具有強氧化活性的物質，使其在去除難降解有機污染物方面呈現出較為明顯的效果，并成為一種具有廣闊應用前景的廢水處理技術。在高級氧化處理過程中，有機物能依靠反應過程產生的自由基活性氧化物被降解為低毒或者無毒的小分子化合物，甚至能夠被完全礦化為CO₂和H₂O。芬頓反應(Fenton)作為一種典型的以過氧化氫為氧化劑，羥基自由基(HO^·,E₀＝2.8V)為主要活性物種的高級氧化技術(HO^·-AOPs)被廣泛應用于廢水處理中，并在廢水處理過程中表現出諸多優勢，例如高效，操作簡單，氧化劑安全無毒等。臭氧氧化(E₀＝2.07V)主要通過直接氧化和羥基自由基氧化兩種途徑降解污染物，其作為一種典型的高級氧化技術已被廣泛應用有機污染物的降解。但該技術在應用過程中存在著選擇性氧化、氧化不徹底、臭氧利用效率低等問題。過硫酸鹽經過活化后產生的硫酸根自由基(SO₄^·-)在中性條件下展示出較強的氧化性，更有利于污染物的有效降解。總的來說，基于過氧化氫、臭氧、過硫酸鹽為氧化劑應用于水處理的高級氧化技術(AOPs)在廢水處理方面具有很大的應用前景。

近二十年來，電化學高級氧化技術由于其高效性，環境友好性和多功能性等特點，在廢水處理領域引起了廣泛的關注。然而，二維電極電化學過程的一些缺陷限制了其在廢水處理方面的實際應用。相比之下，三維電極反應器由于具有較大的電極接觸面積，低能耗，高傳質速率等優勢迅速成為水處理方向的研究熱點。CN 106396030A公開了一種利用三維電極—電芬頓耦合處理印染廢水的方法，該方法以鐵板或鐵網為陽極、以多孔碳電極為陰極，以活性炭和納米鐵二元混合粒子作為第三電極，施加直流穩壓，在曝氣和攪拌條件下進行廢水處理。該方法利用陽極產生的Fe²⁺與陰極產生的過氧化氫反應生成羥基自由基，再利用羥基自由基與印染廢水中的有機物反應來實現去除污染物的目的，第三電極中的活性炭和納米鐵粒子起導電作用，同時納米鐵粒子輔助鐵陽極產生Fe²⁺，隨著反應的進行，納米鐵粒子是逐漸損耗的，第三電極難以重復使用，這有礙于廢水處理成本的降低。不僅如此，該方法在廢水處理過程會產生大量鐵泥，不利于實現泥水分離，而且需對污泥進行后續處理與處置，增加了廢水處理成本。此外，雖然曝氣可促進陰極產生過氧化氫，加速電芬頓過程生成羥基自由基，但是，通過該方式產生的自由基的種類及數量是較為有限的，其污染物降解效率和降解效果都還有待改善。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種三維電極耦合氧化劑處理難降解廢水的方法，以在降低廢水處理成本的同時有效提高難降解廢水的降解效率和降解效果。