[發明專利]一種基于介孔鈰基催化劑活化過硫酸鹽耦合管式膜電極的化工廢水處理方法

有效

• 申請號: 202111097228.3
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113620388B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 韓衛清;李維;魏卡佳;陳思儒;朱晶晶;孫秀云;李健生;劉曉東;沈錦優
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F1/72;B01J23/889;C02F101/30
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務所 32346
• 代理人: 陳彬

本發明涉及一種基于介孔鈰基催化加活化過硫酸鹽耦合管式膜電極的化工廢水處理方法，屬于污水處理技術領域。本發明將過硫酸鹽氧化與管式膜電極耦合，鈰基催化劑投加在管式膜電極外；以鈰基催化劑啟動過硫酸鹽氧化體系，管式膜電極進一步過濾氧化小分子物質，催化劑不進入管式膜電極內部，僅與反應器外部接觸達到催化劑再活化的目的，廢水通過穿流式(flow?though)的方式進入管式膜電極發生進一步反應。本發明保證了過硫酸鹽氧化最大活化效果，從而保證電化學耦合過硫酸鹽體系對污染物的最大去除效果；同時，催化劑可在陰極上得電子從而恢復催化活性，有效避免了與陽極接觸失活的可能性，實現COD的持續脫除。

技術領域

本發明涉及一種基于介孔鈰基催化劑活化過硫酸鹽耦合管式膜電極的化工廢水處理方法，屬于污水處理技術領域。

背景技術

現有電化學與過硫酸鹽耦合主要通過陰極活化過硫酸鹽進而氧化有機物，或是電場協同非均相催化劑活化過硫酸鹽，直接利用現有技術的難點：(1)碳質陰極活化過硫酸鹽存在電流效率較低，且陰極改性較為復雜；(2)非均相催化劑與電場同時使用時，鐵系物非均相催化劑雖有較好活化效果，然而鐵系物的溶出會造成碳質陰極覆蓋鐵的氫氧化物或氧化物，進而陰極活化效果逐漸降低。同時，在結合電化學氧化過程中，催化劑在接觸陽極導致催化劑表面失活，后續循環使用中難以獲得穩定的氧化效果。

發明內容

1.要解決的問題

針對現有鈰基催化劑在活化過硫酸鹽中效果較差、且催化過程中易失活的不足，本發明提供一種基于介孔鈰基催化劑活化過硫酸鹽耦合管式膜電極的化工廢水處理方法，將過硫酸鹽氧化與管式膜電極耦合，鈰基催化劑投加在管式膜電極外；以鈰基催化劑啟動過硫酸鹽氧化體系，管式膜電極進一步過濾氧化小分子物質，催化劑不進入管式膜電極內部，僅與反應器外部接觸達到催化劑再活化的目的，廢水通過穿流式(flow-though)的方式進入管式膜電極發生進一步反應，保證了過硫酸鹽氧化最大活化效果，從而保證電化學耦合過硫酸鹽體系對污染物的最大去除效果；同時，催化劑可在陰極上得電子從而恢復催化活性，有效避免了與陽極接觸失活的可能性，實現COD的持續脫除。

2.技術方案

為了解決上述問題，本發明所采用的技術方案如下：

本發明提供一種基于介孔鈰基催化劑活化過硫酸鹽耦合管式膜電極的化工廢水處理方法，在設置有管式膜電極的廢水處理池中加入介孔級鈰基催化劑和過硫酸鹽；管式膜電極包括管式膜陰極和管式膜陽極，管式膜陽極嵌套于管式膜陰極的內部，管式膜陽極設置出水口；介孔級鈰基催化劑和過硫酸鹽投加于管式膜陰極的外部的廢水中。

現有的過硫酸鹽氧化與電化學耦合的工藝主要是通過碳質改性陰極活化過硫酸鹽，然而碳質陰極在氧化中會被自由基攻擊碳化，從而導致在長時間的運行過程中陰極逐漸失活，過硫酸鹽活化效率降低。并且在活化過程中電化學的陽極部分會對自由基進行淬滅，從而使耦合過程的處理效果受到限制。不僅如此，在活化過程中過渡金屬的價態難以通過Ce³⁺/Ce⁴⁺的電子傳遞而重新獲得催化低價態，并且在污水處理中由于水流的相互碰撞容易引起表面的過渡金屬的溶出和流失，因表面結構引起的催化性循環使用性差、回收率低的問題。同時，傳統電化學耦合催化劑活化過硫酸鹽將催化劑置于混勻體系中，催化劑在電場作用下通過活化過硫酸鹽對污染物進行氧化降解，而非均相催化劑在體系中與陰陽極隨機碰撞，存在陽極與催化劑的電子傳遞，從而導致催化劑催化活性損失的現象。