[發明專利]一種電化學協同過氧化氫去除有機物的方法

有效

• 申請號: 201810997000.1
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN110872145B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 崔玉虹;薛偉俊;劉正乾
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C02F1/467
• 分類號: C02F1/467;C02F1/72;C02F101/30;C02F101/32;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

本發明屬于水處理技術領域，更具體地，涉及一種電化學協同過氧化氫去除有機物的方法。以含有過氧化氫、過渡金屬離子和有機物的溶液為反應液，在低于5.0mA/cm²的低電流密度下，有機物與羥自由基發生電子轉移反應，生成有機物自由基，所述有機物自由基之間或所述有機物自由基與所述有機物之間發生聚合反應，形成固態聚合物，通過固液分離去除固態聚合物，從而去除所述有機物。由此解決現有技術在高電流、高過氧化氫濃度或犧牲鐵陽極的方式進行污染物去除方法中存在的氧化劑及能量消耗大、產生大量鐵泥的技術問題，本發明還具有操作簡便高效、可回收有機資源能源、減少有毒衍生物生成和降低后續生物處理過程難度等優點。

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，更具體地，涉及一種電化學協同過氧化氫去除有機物的方法。

背景技術

現代工業化生產的蓬勃發展造成工業廢水量的逐年增加，而此類廢水中往往含有大量人工合成的難降解有機污染物。一方面，采用簡單的物化處理方法不能夠完全降解或者轉移污染物，另一方面，生物處理技術往往不能滿足處理難降解有毒有害污染物的要求。過氧化氫高級氧化技術，如：UV/H₂O₂、O₃/H₂O₂、芬頓及類芬頓技術等，通過產生具有強氧化性的·OH(E⁰＝1.8～2.7V)，可以將難降解有機污染物分解為可生物降解的小分子有機物甚至礦化，因而被認為是此類高濃度、難降解有機廢水的一種有效的預處理手段。

傳統的芬頓技術是利用H₂O₂和二價鐵反應產生·OH，從而降解有機污染物。

H₂O₂+Fe²⁺→·OH+OH-+Fe³⁺

然而，Fe²⁺會隨著·OH的產生逐漸消耗并轉化為Fe³⁺，因此需要不斷投入Fe²⁺以保證·OH的產生速率。一方面，Fe²⁺的不斷投入在實際應用過程中是不經濟的，另一方面，Fe²⁺的不斷投入不僅會產生大量的鐵泥，造成二次污染，而且過多的Fe²⁺會與·OH反應，導致氧化劑的浪費。

Fe²⁺+·OH→Fe³⁺+OH^-

將電化學與芬頓技術組合，可利用電極的氧化還原作用形成Fe²⁺和Fe³⁺的循環，有效降低總鐵的投加量，其原理為：

(1)Fe⁰在陽極失去電子被氧化成Fe²⁺，Fe²⁺與H₂O₂反應后變成Fe³⁺，Fe³⁺在陰極還原成Fe²⁺繼續與H₂O₂發生反應。

(2)Fe³⁺在陰極得到電子被還原成Fe²⁺，Fe²⁺與H₂O₂反應后變成Fe³⁺，Fe³⁺在陰極還原成Fe²⁺繼續與H₂O₂發生反應。

通過控制反應條件，可以在反應體系中保持一個穩定的Fe²⁺濃度，維持·OH的產生速率，同時還能防止過多的Fe²⁺對·OH產生的淬滅效應，提高H₂O₂的利用率。