[發明專利]一種電催化與芬頓協同的廢水降解方法

在審

• 申請號: 202310053914.3
• 申請日: 2023-02-03
• 公開（公告）號: CN116282405A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 全燮;王凱旋;陳碩
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C02F1/467
• 分類號: C02F1/467;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 孫洪津;李馨

1.一種電催化與芬頓協同的廢水降解方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、電催化處理：在陽極反應區內對廢水溶液進行電化學陽極氧化處理，在陰極反應區內進行電合成雙氧水反應，將電化學陽極氧化處理后的廢水溶液與陰極反應后的雙氧水溶液進行混合，得到混合溶液；

S2、芬頓處理：將所述混合溶液進行芬頓處理，利用電合成的雙氧水在芬頓催化劑的作用下生成·OH，實現對廢水的降解。

2.根據權利要求1所述的電催化與芬頓協同的廢水降解方法，其特征在于，步驟S2中所述芬頓處理包括均相芬頓反應和非均相芬頓反應；進行均相芬頓反應時，投加均相芬頓催化劑；進行非均相芬頓反應時，設置流化床反應模式或固定床反應模式，所述流化床反應模式反應過程中投加粉體狀的非均相芬頓催化劑，反應結束后將粉體狀的非均相芬頓催化劑回收再用；所述固定床反應模式反應過程中投加顆粒狀的非均相芬頓催化劑。

3.根據權利要求2所述的電催化與芬頓協同的廢水降解方法，其特征在于，步驟S2中所述均相芬頓催化劑包括Fe²⁺、Fe³⁺；所述均相芬頓反應時pH為2.0～4.5。

4.根據權利要求2所述的電催化與芬頓協同的廢水降解方法，其特征在于，所述非均相芬頓催化劑包括FeOCl、Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeOOH，還包括將所述非均相芬頓催化劑負載在顆粒載體上制備的催化劑；所述顆粒載體包括氧化鋁、二氧化鈦、二氧化鋯、二氧化硅及陶瓷顆粒；所述非均相芬頓催化劑回收再用方法包括自然沉降或使用膜過濾；所述非均相芬頓反應時pH為3.0～7.0。

5.根據權利要求1所述的電催化與芬頓協同的廢水降解方法，其特征在于，步驟S1中所述陽極反應區內設有陽極電極的材料包括碳素電極、鈦基錫銻氧化物涂層電極、鈦基釕銥氧化物涂層電極、鈦基二氧化鉛電極、鉑電極及摻硼金剛石電極；所述碳素電極包括石墨、碳紙、碳布及碳氈。

6.根據權利要求1所述的電催化與芬頓協同的廢水降解方法，其特征在于，步驟S1中所述陰極反應區內設有的陰極電極是將催化劑負載在基底材料上制得的電極；所述催化劑包括雜原子摻雜碳催化劑、單原子金屬負載碳催化劑、金屬團簇及金屬納米顆粒負載碳催化劑、分層多孔碳及碳納米球；所述基底材料包括石墨板、碳紙、碳布、碳氈、金屬板及金屬網。

7.根據權利要求1所述的電催化與芬頓協同的廢水降解方法，其特征在于，步驟S1中所述陽極反應區內多個陽極電極與所述陰極反應區內多個陰極電極依次交替排列，固定成平行設置的陽極電極組和陰極電極組，陽極電極組和陰極電極組的數量分別為1～20組；陽極電極與陰極電極之間的間距為0.1～10cm。

8.根據權利要求1所述的電催化與芬頓協同的廢水降解方法，其特征在于，步驟S1中電催化反應過程中通過電源供電，供電模式包括恒壓模式、恒流模式，恒壓模式時陰極施加的電壓為-0.1～-10V；恒流模式時陰極施加的電流密度為0.1～200mAcm^-2。

9.一種利用權利要求1-8所述方法進行廢水降解的裝置，其特征在于，包括分別通過閥門裝置及水泵連通電催化反應槽(2-1)的陽極反應溶液槽(1-1)、陰極反應溶液槽(1-2)、芬頓反應槽(3-1)；

所述電催化反應槽(2-1)內平行對應交替設置若干陰極反應區(2-3)、若干陽極反應區(2-2)，所述陰極反應區(2-3)、所述陽極反應區(2-2)內分別設有陰極電極(2-5)、陽極電極(2-4)，并通過導電隔膜隔開。

10.根據權利要求9所述的電催化與芬頓協同的廢水降解方法，其特征在于，所述陽極反應溶液槽(1-1)、陰極反應溶液槽(1-2)、芬頓反應槽(3-1)內分別設有攪拌裝置和投料裝置；所述陰極反應區(2-3)和所述陰極反應溶液槽(1-2)分別連通曝氣裝置；所述導電隔膜包括質子交換膜、陰離子交換膜、陽離子交換膜、聚丙烯隔膜或鹽橋。