一種三維電芬頓水處理方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種三維電芬頓水處理方法，該方法中涉及的裝置是由反應(yīng)器、多孔電極板、活性炭負(fù)載的零價金屬芬頓催化劑、出水口、進(jìn)水口、正電極和負(fù)電極組成，以三維電強(qiáng)化芬頓氧化方法為核心，通過反應(yīng)裝置將反應(yīng)區(qū)域分割為正電極電芬頓氧化區(qū)和負(fù)電極離子還原區(qū)，電極材料是由活性炭負(fù)載的零價金屬鐵、鎳、銅、鈷、鉑、銀或鈀，進(jìn)水經(jīng)過正電極電芬頓氧化區(qū)，在電場的作用下，金屬離子溶出形成區(qū)域高濃度離子溶液，強(qiáng)化均相芬頓反應(yīng)；反應(yīng)后水體進(jìn)入負(fù)電極還原區(qū)，溶液中的金屬離子被還原到陰極活性炭電極上進(jìn)行回收；負(fù)電極反應(yīng)區(qū)也可以通過氧氣曝氣產(chǎn)生雙氧水，減少外加雙氧水用量。處理印染廢水的結(jié)果表明：采用本發(fā)明專利技術(shù)所述方法，可以顯著提高印染廢水中色度及CODCr的去除效率，使出水達(dá)到國家工業(yè)廢水回用標(biāo)準(zhǔn)。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)涉及，該方法中涉及的裝置是由反應(yīng)器、多孔電極板、活性炭負(fù)載的零價金屬芬頓催化劑、出水口、進(jìn)水口、正電極和負(fù)電極組成，以三維電強(qiáng)化芬頓氧化方法為核心，通過反應(yīng)裝置將反應(yīng)區(qū)域分割為正電極電芬頓氧化區(qū)和負(fù)電極離子還原區(qū)，電極材料是由活性炭負(fù)載的零價金屬鐵、鎳、銅、鈷、鉑、銀或鈀，進(jìn)水經(jīng)過正電極電芬頓氧化區(qū)，在電場的作用下，金屬離子溶出形成區(qū)域高濃度離子溶液，強(qiáng)化均相芬頓反應(yīng)；反應(yīng)后水體進(jìn)入負(fù)電極還原區(qū)，溶液中的金屬離子被還原到陰極活性炭電極上進(jìn)行回收；負(fù)電極反應(yīng)區(qū)也可以通過氧氣曝氣產(chǎn)生雙氧水，減少外加雙氧水用量。處理印染廢水的結(jié)果表明：采用本專利技術(shù)所述方法，可以顯著提高印染廢水中色度及CODCr的去除效率，使出水達(dá)到國家工業(yè)廢水回用標(biāo)準(zhǔn)?！緦＠f明】
本專利技術(shù)屬于廢水處理
，涉及。
技術(shù)介紹
芬頓氧化技術(shù)是一種快速氧化去除有機(jī)污染物的高效水處理技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用前景。目前芬頓技術(shù)按照所采用催化劑的類型主要分為均相芬頓氧化技術(shù)和非均相芬頓氧化技術(shù)，其中均相芬頓氧化技術(shù)的氧化能力強(qiáng)、處理效率高，但是最重要的缺點是反應(yīng)需要大量的Fe2+，需要后續(xù)處理，產(chǎn)生大量的含鐵污泥；為了解決這一問題，又發(fā)展了非均相芬頓氧化技術(shù)，通過將活性組分或者氧化物負(fù)載在載體表面實現(xiàn)減少鐵離子溶出的目的，但是到目前為止，所研發(fā)的非均相芬頓催化劑的效率仍然不能滿足工業(yè)應(yīng)用的需求。因此如何能夠開發(fā)新型芬頓氧化技術(shù)，既保持均相芬頓氧化技術(shù)的強(qiáng)氧化能力，又能減少鐵離子的排放對于發(fā)展芬頓催化氧化技術(shù)具有重要意義，具有良好的應(yīng)用前景。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)目的在于，提供，該方法中涉及的裝置是由反應(yīng)裝置、多孔電極板、活性炭負(fù)載的零價金屬芬頓催化劑、出水口、進(jìn)水口、正電極和負(fù)電極組成，以三維電強(qiáng)化芬頓氧化方法為核心，通過反應(yīng)裝置設(shè)計將反應(yīng)區(qū)域分割為正電極電芬頓氧化區(qū)和負(fù)電極離子還原區(qū)，電極材料主要是由活性炭負(fù)載的零價金屬鐵、鎳、鈷、鉬、銀或鈀，進(jìn)水經(jīng)過正電極電芬頓氧化區(qū)，在電場的作用下，金屬離子溶出形成區(qū)域高濃度離子溶液，強(qiáng)化均相芬頓反應(yīng)；反應(yīng)后水體進(jìn)入負(fù)電極還原區(qū)，溶液中的金屬離子被還原到陰極活性炭電極上進(jìn)行回收；同時反應(yīng)中間區(qū)域可以設(shè)置低電壓負(fù)電極還原區(qū)，將被氧化的金屬離子還原成具有催化活性的低價離子，繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)芬頓反應(yīng)；負(fù)電極反應(yīng)區(qū)也可以通過氧氣曝氣產(chǎn)生雙氧水，減少外加雙氧水用量。本專利技術(shù)所述的，該方法中涉及的裝置是由反應(yīng)器、多孔電極板、活性炭負(fù)載的零價金屬芬頓催化劑、出水口、進(jìn)水口、正電極和負(fù)電極組成，具體操作按下列步驟進(jìn)行: a、將原料為椰殼、杏殼、石油焦、煤或煤焦油制備的活性炭顆粒、粉體或柱狀進(jìn)行酸洗、水洗后干燥備用，配制零價金屬溶液，將活性炭加入零價金屬溶液中，攪拌2h后，靜置沉降，去除上清液，加入純水50 mL洗滌并重復(fù)3次，將負(fù)載后的活性炭在溫度120°C干燥，將干燥后的活性炭在氫氣氛還原爐中進(jìn)行溫度300 °C氫氣氛還原，保存于無塵實驗臺中備用； b、在反應(yīng)器(I)中設(shè)有均等排列的多孔電極板(2)，在多孔電極板(2)之間放置有以活性炭負(fù)載的零價金屬的催化劑(3)，在反應(yīng)器(I)的側(cè)壁上分別固定正電極(7)和負(fù)電極(6)，正電 極(7)與多孔電極板(2)連接形成氧化區(qū)，負(fù)電極(6)與多孔電極板(2)連接形成還原區(qū)，反應(yīng)器(I)的頂端為出水口(4)，反應(yīng)器(I)的底部為進(jìn)水口(5)； C、在反應(yīng)器(I)內(nèi)利用電場正電極(7)與多孔電極板(2)連接的氧化區(qū)域的氧化作用，強(qiáng)化金屬離子的溶出，在反應(yīng)器(I)內(nèi)形成均相芬頓反應(yīng)體系； d、在反應(yīng)器(I)內(nèi)利用電場負(fù)電極(6)與多孔電極板(2)連接的還原區(qū)域的還原作用，將反應(yīng)器(I)內(nèi)的反應(yīng)體系中的金屬離子原位還原并捕集于陰極活性炭載體上； e、用恒流泵將印染廢水和雙氧水混合后由反應(yīng)器(I)底部進(jìn)水口(5)注入，流速為0.5L/h，調(diào)節(jié)外加電場電壓為2.5 V，檢測出水色度、COD指標(biāo)； f、入水COD為300mg/L，完全去除水體中的色度，出水達(dá)到國家工業(yè)廢水回用標(biāo)準(zhǔn)。步驟a中的零價金屬的催化劑(3)為對芬頓試劑有催化作用的鐵、鎳、銅、鈷、鉬、銀或鈀。步驟b中反應(yīng)器(I)中的正電極(7)與多孔電極板(2)連接形成氧化區(qū)，負(fù)電極與多孔電極板(2)連接形成還原區(qū)，氧化區(qū)和還原區(qū)為上下排列組合或交錯排列組合。步驟b中反應(yīng)器(I)中的多孔電極板(2)間距為2 cm。步驟b中所述的正電極(7)和負(fù)電極(6)為鈦板、鈦網(wǎng)、不銹鋼板、不銹鋼網(wǎng)、Ti/Sb-SnO2電極或Ti/Pb02電極。本專利技術(shù)所述的，該方法的三維點強(qiáng)化芬頓氧化技術(shù)的特點主要有:(1)通過電場作用，實現(xiàn)電強(qiáng)化均相芬頓反應(yīng)，提高反應(yīng)效率；(2)負(fù)電極還原區(qū)可以有效調(diào)控還原能力，強(qiáng)化芬頓反應(yīng)的去除效率；(3)通過負(fù)電極還原回收反應(yīng)體系中的金屬離子，減少金 屬離子排出以及后續(xù)處理所需費用；(4)反應(yīng)的正電極電芬頓氧化區(qū)和負(fù)電極離子還原區(qū)可以通過改變外加電場方向進(jìn)行調(diào)控，可以人為調(diào)整。本專利技術(shù)中電芬頓氧化區(qū)和金屬離子還原區(qū)的排布是按照廢水處理過程中的實際需要進(jìn)行調(diào)節(jié)的，可以采用交錯排布或分段排布組合方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本專利技術(shù)實施案例所提供的技術(shù)方案，得到技術(shù)啟示，采用不同的排布方法，達(dá)到同樣的技術(shù)效果O有益效果:本專利技術(shù)中所述的三維電芬頓水處理方法，該方法通過將反應(yīng)區(qū)域分割為電芬頓氧化區(qū)和金屬離子還原區(qū)，采用活性炭負(fù)載零價金屬作為電極材料，不僅實現(xiàn)了均相芬頓反應(yīng)體系的高效率，而且對金屬離子實現(xiàn)有效回收，克服了金屬離子排放所帶來的環(huán)境污染、管道堵塞以及后處理成本增高的問題，利于實現(xiàn)芬頓氧化技術(shù)在實際水處理工藝中的應(yīng)用。本專利技術(shù)實施例中使用的三維電極材料為活性炭負(fù)載零價金屬，并通過電場的作用形成電芬頓氧化區(qū)和金屬離子還原區(qū)，最終構(gòu)成三維電芬頓反應(yīng)體系，由此推斷:當(dāng)三維電極材料采用其他導(dǎo)電載體(如石英砂負(fù)載SnO2材料等)時，也能實現(xiàn)本專利技術(shù)的技術(shù)效果。本專利技術(shù)實施例中的活性炭負(fù)載零價金屬是通過共沉淀+氫氣氛還原的方法制得的，此類方法屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員所掌握的常規(guī)使用方法，廣泛用于制備負(fù)載型催化劑材料，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可通過其他方法或途徑，獲得相同催化性能的活性炭負(fù)載零價金屬電極材料，從而實現(xiàn)本專利技術(shù)的技術(shù)效果。本專利技術(shù)實施例中的多孔電極板為鈦板、鈦網(wǎng)、不銹鋼板、不銹鋼網(wǎng)、Ti/Sb-Sn02電極或Ti/Pb02電極，其中Ti/Sb-Sn02電極和Ti/Pb02電極是本領(lǐng)域技術(shù)人員所掌握的常規(guī)DSA電極，廣泛應(yīng)用于電催化水處理工藝中，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以通過采用其他材料的DSA電極來實現(xiàn)本專利技術(shù)的技術(shù)效果?！緦＠綀D】【附圖說明】圖1本專利技術(shù)的反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實施方式】下述非限制性實施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本專利技術(shù)，但不以任何方式限制本專利技術(shù)； 實施例1 a、將原料為椰殼制備的活性炭顆粒進(jìn)行酸洗、水洗后干燥備用，配制零價金屬0.05mol/L的硝酸鐵溶液，將干燥備用的活性炭加入硝酸鐵溶液中，攪拌2h后，靜置沉降，去除上清液，加入純水50 mL洗滌并重復(fù)3次，將負(fù)載后的活性炭在溫度120°C干燥，將干燥后的活性炭在氫氣氛還原爐中進(jìn) 行溫度300 °C氫氣氛還原，保存于無塵實驗臺中備用本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種三維電芬頓水處理方法，其特征在于該方法中涉及的裝置是由反應(yīng)器、多孔電極板、活性炭負(fù)載的零價金屬芬頓催化劑、出水口、進(jìn)水口、正電極和負(fù)電極組成，具體操作按下列步驟進(jìn)行：a、將市售的椰殼、杏殼、石油焦、煤或煤焦油基活性炭顆粒、粉體或柱狀進(jìn)行酸洗、水洗后干燥備用，配制零價金屬溶液，將活性炭加入零價金屬溶液中，攪拌2h后，靜置沉降，去除上清液，加入純水50?mL洗滌并重復(fù)3次，將負(fù)載后的活性炭在溫度120℃干燥，將干燥后的活性炭在氫氣氛還原爐中進(jìn)行溫度300?℃氫氣氛還原，保存于無塵實驗臺中備用；b、在反應(yīng)器（1）中設(shè)有均等排列的多孔電極板（2），在多孔電極板（2）之間放置有以活性炭負(fù)載的零價金屬的催化劑（3），在反應(yīng)器（1）的側(cè)壁上分別固定正電極（7）和負(fù)電極（6），正電極（7）與多孔電極板（2）連接形成氧化區(qū)，負(fù)電極（6）與多孔電極板（2）連接形成還原區(qū)，反應(yīng)器（1）的頂端為出水口（4），反應(yīng)器（1）的底部為進(jìn)水口（5）；c、在反應(yīng)器（1）內(nèi)利用電場正電極（7）與多孔電極板（2）連接的氧化區(qū)域的氧化作用，強(qiáng)化金屬離子的溶出，在反應(yīng)器（1）內(nèi)形成均相芬頓反應(yīng)體系；?d、在反應(yīng)器（1）內(nèi)利用電場負(fù)電極（6）與多孔電極板（2）連接的還原區(qū)域的還原作用，將反應(yīng)器（1）內(nèi)的反應(yīng)體系中的金屬離子原位還原并捕集于陰極活性炭載體上；e、用恒流泵將印染廢水和雙氧水混合后由反應(yīng)器（1）底部進(jìn)水口（5）注入，流速為0.5?L/h，調(diào)節(jié)外加電場電壓為2.5?V，檢測出水色度、COD指標(biāo)；f、入水COD為300mg/L，完全去除水體中的色度，出水達(dá)到國家工業(yè)廢水回用標(biāo)準(zhǔn)。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱云慶，王傳義，殷嬌，王朋磊，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：新疆;65