[发明专利]利用活性炭纤维电氧化降解染料废水的方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理应用领域，具体涉及一种利用活性炭纤维作为阳极材料进行电氧化降解染料废水的方法。

背景技术

印染废水具有水量大、浓度高、成分复杂、色度高等特点，是难处理的工业废水之一。用于染料废水处理的传统方法有化学混凝法、生物法及活性炭吸附法等。随着人们对环境质量要求不断提高，传统的处理方法很难满足废水排放标准。近年来，许多高级氧化技术被提出，如O₃氧化法、湿式氧化技术、超临界水氧化法、光催化氧化法、电化学氧化法以及各种方法的联用技术等。其中电化学氧化法是用电子作为反应物，只需添加少量或不需加化学药剂，在常温、常压下即可运行，能量利用效率高，是一种清洁、安全、有效的污水处理方法。

阳极材料是电化学氧化法处理废水的重点之一。目前，在电化学氧化法中用得较多的阳极有石墨电极、铁电极、PbO₂电极、贵金属电极等。贾金平等人曾以活性炭纤维复合铁为阳极对模拟染料废水进行了电化学脱色实验。但由于以活性炭纤维复合铁为阳极，活性炭纤维为阴极，整个过程除了电化学氧化还原，还伴随有电絮凝过程，污泥产生量大，给后处理带来了困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用活性炭纤维进行电氧化分解处理染料废水的方法。该方法既利用了活性炭纤维的导电性和催化性能，又充分利用了活性炭纤维优异的吸附性能，大大提高了染料的降解效率

本发明的利用活性炭纤维电氧化降解染料废水的方法，其特征是以活性炭纤维毡作为电氧化方法中的阳极材料。

在上述本发明方法中，构成所述的活性炭纤维毡的活性炭纤维材料可以为粘胶基活性炭纤维、沥青基活性炭纤维或聚丙烯腈基活性炭纤维，或者是以玻璃纤维为基质的复合活性炭纤维。

所述的活性炭纤维材料的比表面积一般在300～2000m²/g，孔体积一般在0.1～1.5mL/g。所述的活性炭纤维材料通常还含有一定比例的(孔径大于2nm的)中孔。

本发明中的以玻璃纤维为基质的复合活性炭纤维，可以是在玻璃纤维上涂布聚丙烯腈、聚乙烯醇及氯化锌等的混合物，再经碳化、活化而制成。

本发明方法一般包括如下的具体步骤：

(1)将染料废水连续或间歇地导入电解池中；

(2)在电解池中配备活性炭纤维阳极和不锈钢片阴极；

(3)打开直流电源和搅拌器，接通阴极和阳极，进行电解；电解电流密度一般为15～35mA/cm²，槽电压一般为5～12V。

所述的活性炭纤维阳极是由活性炭纤维毡、固定活性炭纤维毡的电极夹以及导电用的金属导线所构成。

上述方法步骤(1)中，通常调节染料废水pH值为3～11，最好为中性或偏碱性(pH＝7～11)。

上述方法步骤(1)中将染料废水间歇地导入电解池中时，处理时间一般在1～60min范围内，废水体积与活性炭纤维重量的比一般为100～500mL∶1g。

上述方法步骤(1)中将染料废水连续地导入电解池中时，废水流量与活性炭纤维重量的比一般为2～50mL/min∶0.1～1g。

上述方法步骤(3)中所述的直流电源，其供电方式可采用恒电流方式或恒电压方式。

本发明方法直接以活性炭纤维为阳极，用电化学氧化法来处理染料废水，充分利用了活性炭纤维优异的吸附性能，将废水中的染料吸附富集到活性炭纤维上，可大大提高染料电氧化分解的效率。本处理方法可通过直接和间接氧化作用将吸附在活性炭纤维上的染料分解除去，使活性炭纤维得以实时再生，从而省去了使用后再生的麻烦。本处理方法可利用阳极的极化作用，使活性炭纤维表面带正电，以促使带负电的染料分子向阳极迁移，从而被快速氧化分解去除。本处理方法，不需要添加很多化学试剂，也不需要对使用后的活性炭纤维进行再生，操作简单，无二次污染；可在常温常压下进行，能量效率高；设备简单，占地面积小，管理方便。

实验显示，本发明方法对茜素红S具有较好的去除效果，在处理700mg/L茜素红S模拟染料废水的静态实验中，电解60分钟后去色率和COD去除率分别可高达99.1％和87.9％；在处理200mg/L茜素红S模拟染料废水的动态实验中(参见图1)，染料废水的去色率最大值为70％且随流出液累积体积的增加基本不变，比以活性炭纤维为纯吸附剂时的去色率高，且使用寿命长。

附图说明