[发明专利]一种连续流滤过式电芬顿高效处理有机废水的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境工程技术领域，涉及一种连续流滤过式电芬顿高效处理有机污染物的方法。

背景技术

芬顿氧化作为一种高级氧化技术，因为其强氧化性和环境友好性在实际废水处理中得到广泛应用。芬顿氧化通过外加H₂O₂和催化剂Fe²⁺产生强氧化能力的羟基自由基来降解污染物，但由于H₂O₂存在储存、运输安全等条件限制，电芬顿这种原位产生双氧水的技术应运而生。其反应机理为氧气分子在阴极表面发生两电子还原过程，反应如下：

O₂+2H⁺+2e^-→H₂O₂

目前大多数电芬顿研究局限于间歇流体系，废水处理量小且能耗较高，影响其实际应用。连续流电芬顿体系可以一定程度上解决上述问题，但是目前连续流电芬顿体系存在双氧水产量低或是不能充分发挥阴阳极同时过滤的特点，从而达不到有机污染物的高效去除。因此，开发出一种高效滤过式电芬顿处理体系，通过高效产H₂O₂阴极研制提升电芬顿处理效果，并通过滤过式连续流强化电极表面传递过程而实现出水净化，使其处理效果要明显优于常规体系，无疑具有很好的应用前景。

发明内容

本发明的目的是通过高效连续流滤过式电芬顿体系的构建，开发出一种高效率、低能耗的有机废水处理方法。

本发明处理有机污染物方法如下：以金属氧化物电极为阳极、高效产过氧化氢的电极为阴极，两极间距1-10mm，有机废水调节pH2-5后加入0.2-2mM硫酸亚铁以0.1-30mL/min的流速泵入反应器阴极，同时阴极鼓入1-200mL/min的空气，控制电流1-100mA进行反应后，从阳极流出而实现净化作用。

金属氧化物阳极可为PbO₂、SnO₂、DSA阳极，而阴极为碳毡及其碳黑、PTFE改性的高效产过氧化氢阴极。在该体系中，借助高析氧金属氧化物的阳极氧化作用和阴极高效电芬顿作用，实现了有机污染物高效去除和废水出水即净的性能。

本发明具有以下的突出特点和有益效果：

(1)该方法不但可以原位高效产生双氧水，而且充分发挥了连续流滤过式系统能够加快污染物去除实现出水即净的优势。

(2)该方法集合了电氧化、电芬顿等多种作用，染料等有机物的去除率可达到90％，且能耗可低至20kWh/kgTOC，远远低于常规芬顿氧化能耗80-275kWh/kgTOC。

(3)该体系处理性能高效、稳定，电极能反复使用，降低投资成本。

附图说明

图1为连续流滤过式体系垂直流、平行流以及常规连续流体系亚甲基蓝去除效果对比

图2为连续流滤过式电芬顿连续运行6次处理效果

具体实施方式

本发明通过以下实施例结合附图进一步详述。

(1)本发明的方法处理过程

以DSA网孔电极为阳极、高效产过氧化氢的碳毡改性电极为阴极，两极间距8mm，甲基蓝废水调节pH3后加入0.3mM硫酸亚铁以7mL/min的流速泵入反应器阴极，同时阴极鼓入50mL/min的空气，控制电流50mA进行反应后，从阳极流出而实现净化作用。

(2)该实施例所获得效果

该实例对比了滤过式体系垂直流、平行流以及常规连续流体系对亚甲基蓝去除效果，如图1所示。可以发现滤过式垂直流体系明显好于平行流体系和常规连续流体系，当电流为50mA，流速为7ml/min时，滤过式垂直流体系可以保持出水亚甲基蓝去除率在90％以上，并且出水稳定，平行流体系出水只能亚甲基蓝去除率只能维持在65％左右，常规连续流体系直到60min才达到出水稳定状态，出水稳定后亚甲基蓝去除率维持在85％左右。滤过式垂直流体系同样有着最高的TOC去除率，出水TOC去除率可以达到57.9％。

图2显示了滤过式体系垂直流体系在连续运行6次亚甲基蓝和TOC去除情况。6次运行后出水亚甲基蓝去除率基本维持在85％以上，TOC去除率维持在50％左右。充分体现了该体系的稳定性和高效性。