[發明專利]一種連續鐵電化學-非均相芬頓的水處理裝置及應用

有效

• 申請號: 202011448040.4
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112723489B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 陸君;冷霄;程興隆;廖博儒;張光強;范雅琦
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F1/463;C02F1/467;C02F1/52;C02F1/72
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 徐澍

本發明公開了一種連續鐵電化學?非均相芬頓的水處理裝置及應用。沿流動方向，將通道分為前中后三段，前段為電絮凝產磁性四氧化三鐵段，中段為非均相芬頓產羥基自由基段，后段為磁性四氧化三鐵吸附污染物段。前段，廢水停留時間為20～120min，pH調節為3～6，控制溶解氧DO值為1.8～9.6mg/L。中段，pH調節為6～7，絮凝劑加入劑量為1～15ppm，過氧化氫溶液加入劑量為30～50mg/L。后段，pH調節為6～8，絮凝劑加入劑量為3～12ppm。通道前段底部的電磁鐵通過通斷電將絮體送入到中后段。本發明的優點是實現絮體吸附和羥基自由基氧化對污染物的協同作用，提高了COD的去除率。

技術領域

本發明屬于水處理領域，具體涉及一種連續鐵電化學-非均相芬頓的水處理裝置及應用。

背景技術

污水處理的方法有物理法，化學法和生物法。物理法有沉淀法，離心法和浮選法等。化學法有混凝法和化學沉淀法。生物法大多是活性污泥法，生物膜法等。但這幾種方法對污水的處理效果較差。

鐵電化學技術是一種綠色的、低成本的水處理技術，主要是通過犧牲陽極產生金屬離子(陽極一般采用鐵極板或者鋁極板)，這些金屬離子通過水解或者和溶液中的氫氧根反應形成氫氧化物以及多羥基配合物絮凝劑，最終形成金屬氫氧化物絮體，通過吸附，網捕架橋，共沉淀作用除去水中的懸浮物以及重金屬離子等；同時尺寸較小的絮體能夠吸附在陰極產生的氫氣氣泡上從而發生氣浮作用，達到分離的目的。

電絮凝技術是化學絮凝和電化學的綜合，污染物去除效率高，且設備簡單，無需外部投加藥劑，不會產生二次污染。但電絮凝過程中產生的強氧化性的自由基有限，對含有難降解污染物的污水處理效果較差。

非均相芬頓技術也稱為類芬頓技術，它是一種以鐵氧化物為主的固相催化劑來催化分解過氧化氫，產生羥基自由基來礦化有機物的技術。非均相芬頓相較于傳統均相芬頓的優勢是適用的pH范圍更廣，無鐵泥二次污染同時催化劑大多可以循環使用。磁性四氧化三鐵作為一種混合價鐵氧化物(存在Fe²⁺和Fe³⁺)可以作為非均相芬頓反應的催化劑,同時磁性四氧化三鐵具有順磁性，易回收分離，回收后還可以循環使用。

目前磁性四氧化三鐵作為非均相芬頓的催化劑一般都不是原位產生的，大多都是通過其他化學方法合成后加入到反應體系中的，因此反應過程中產生的羥基自由基含量仍偏少。在鐵電化學過程中，磁性四氧化三鐵能夠原位精準并且大量產生，原位產生的磁性四氧化三鐵具有更大的比表面積和豐富的活性位點，能夠原位在線催化分解過氧化氫生成更多的羥基自由基。

因此，現急要一種有效解決強氧化性自由基產生有限以及羥基自由基和絮體吸附單獨作用時對污水處理效果差等問題的水處理方法。

發明內容

本發明的第一目的是提供一種連續鐵電化學-非均相芬頓的水處理裝置，該裝置結構簡單，可提高水處理效率。

本發明的第二目的是提供一種連續鐵電化學-非均相芬頓的水處理裝置在污水處理上的應用。

一種連續鐵電化學-非均相芬頓的水處理裝置，包括電解槽，所述電解槽內相對固定有陰極和陽極，所述陽極和陰極的間距為1～30cm；所述電解槽內的通道被2塊擋板分成前段、中段和后段，所述前段為原位精確產生磁性四氧化三鐵的區域，中段為非均相芬頓產羥基自由基的區域，后段為磁性四氧化三鐵吸附污染物的區域；所述前段占電解槽內通道總長的35～45％，所述前段對應電解槽底部外表面固定有電磁鐵，所述電磁鐵通過外接電源控制電磁鐵在前段、中段和后段所對應的電解槽底部外表面上滑動。

作為改進的是，所述陽極為用鐵電極，陰極為鐵電極、不銹鋼、碳電極或者鈦電極，所述陽電極和陰電級的樣式為平板、多孔或顆粒。

作為改進的是，電磁鐵的移動速度為1～5m/min，工作頻率為10～20次/min。

基于上述連續鐵電化學-非均相芬頓的水處理裝置在污水處理上的應用，包括如下步驟：