[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

本發明提供了一種電催化與芬頓協同的廢水降解方法，包括以下步驟：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混合進行芬頓處理，芬頓處理過程中利用電合成的雙氧水，在芬頓催化劑的作用下生成·OH，實現對廢水的高效降解。本發明巧妙地將電化學陽極氧化、電合成雙氧水及芬頓技術相結合，可以提高電流效率、增強廢水的處理效果、并降低運行成本。

技術領域

本發明屬于廢水處理領域，具體涉及一種用于廢水處理的電催化與芬頓協同工藝。

背景技術

工業廢水中含有大量高毒性、持久性、難生物降解的有機污染物，對人類健康和生態平衡造成嚴重威脅。傳統的水處理技術如生物法、化學氧化法等無法將其有效處理至達標排放。因此，開發高效、穩定、環境友好的廢水處理技術具有重要意義。

高級氧化技術，包括電化學陽極氧化和芬頓等技術，是去除工業廢水中難降解有機污染物的有效方法。電化學陽極氧化技術主要依靠陽極對有機污染物進行降解，具有氧化性能強、礦化率高、環境友好和操作方便等優勢，但該技術存在電流效率低、能耗高等不足，在電化學陽極氧化技術中，通常陰極僅作為對電極存在，而未有效發揮其催化性能。

因此，合理地對電化學陽極氧化技術中的陰極進行充分利用，有望進一步提高電化學反應過程中的電流效率、從而降低運作能耗。

發明內容

本發明目的是提供一種用于廢水處理的電催化與芬頓協同工藝，將電化學陽極氧化、電合成雙氧水及芬頓等技術相結合，充分發揮陽極氧化降解污染物、陰極電合成雙氧水及芬頓氧化降解的功能，以提高電流效率、增強廢水的處理效果、并降低運行成本。

為實現上述目的，本發明提供一種用于廢水處理的電催化與芬頓協同工藝，主要包括電催化處理單元和芬頓處理單元，具體操作步驟如下：

(1)電催化處理：電催化反應槽內設有陽極反應區與陰極反應區，將多個陽極與陰極依次交替平行排列，分別固定成陽極電極組和陰極電極組，并放入各自反應區中，陽極與陰極分別外接電源，使用導電隔膜將陽極反應區與陰極反應區隔開，在陽極反應區內對廢水溶液進行電化學陽極氧化處理，電化學陽極氧化處理過程中陽極通過直接氧化及間接氧化作用對廢水中的污染物進行降解；在陰極反應區內進行電合成雙氧水反應，陰極反應區的底部布設曝氣裝置，為電合成雙氧水反應提供充足的氧氣；通過閥門裝置及水泵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，并將其流入至芬頓處理單元進行芬頓處理；其中，直接氧化是指污染物在陽極材料表面發生電子直接轉移而被氧化的過程；間接氧化是指在電催化降解過程中陽極材料表面產生了一些具有強氧化性的活性物種，通過活性物種氧化降解目標污染物的過程。

(2)芬頓處理：在芬頓反應槽內對電化學陽極氧化及電合成雙氧水處理后的混合溶液進行芬頓處理；處理過程中能夠充分利用電合成的雙氧水，雙氧水在芬頓反應槽內芬頓催化劑的作用下生成·OH，實現對廢水的高效降解；根據需求在芬頓反應槽內既可以進行均相芬頓反應，又可以進行非均相芬頓反應；進行均相芬頓反應時，使用投料裝置向芬頓反應槽內投加適量的均相芬頓催化劑(如Fe²⁺，Fe³⁺等)；進行非均相芬頓反應時，根據需求既可以設置成流化床反應模式，又可以設置成固定床反應模式；流化床非均相芬頓反應過程中使用投料裝置向芬頓反應槽內投加適量粉體狀的非均相芬頓催化劑，通過自然沉降或膜過濾等操作對粉體狀的非均相芬頓催化劑進行回收再用；固定床非均相芬頓反應模式中將顆粒狀的非均相芬頓催化劑固定在芬頓反應槽內，無需額外投加或回收芬頓催化劑；通過閥門裝置及水泵對芬頓處理后的廢水進行調控排放。

優選的，所述均相芬頓反應時pH為2.0～4.5，所述非均相芬頓反應時pH為3.0～7.0。

優選的，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。