[发明专利]一种三维电极耦合氧化剂处理难降解废水的方法

说明书

本发明属于难降解废水处理领域，提供了一种三维电极耦合氧化剂处理难降解废水的方法，该方法的操作如下：向布置了板式阳极和板式阴极的废水处理容器中加入pH值为3～11的待处理难降解废水，向废水处理容器中加入氧化剂和颗粒电极，搅拌使颗粒电极处于流化状态，启动与板式阳极和板式阴极连接的直流电源，在电流密度为2～20mA/cm²的条件下处理15～60min，即完成难降解废水的处理；所述颗粒电极为磁性尖晶石型铁氧体MFe₂O₄纳米颗粒，所述氧化剂为过硫酸盐、过氧化氢、臭氧中的至少一种。本发明提供的方法可以在降低废水处理成本的同时有效提高难降解废水的降解效率和降解效果。

技术领域

本发明属于难降解废水处理领域，涉及一种三维电极耦合氧化剂处理难降解废水的方法。

背景技术

工业生产过程排放的一些废水通常存在大量有害且十分难降解的有机污染物。不仅如此，一些新型污染物如除草剂类农药、抗生素类药物等造成的水体污染也是一类重要的环境问题。传统的生物处理、热处理、吸附、物理化学处理方法和膜处理方法已经被应用于去除这些难降解有机污染物，然而实际应用过程中都显现出一些技术缺陷，如反应时间较长，难降解污染物的处理效果不明显，二次污染严重等。

高级氧化技术(AOPs)由于在反应过程中会产生自由基一类具有强氧化活性的物质，使其在去除难降解有机污染物方面呈现出较为明显的效果，并成为一种具有广阔应用前景的废水处理技术。在高级氧化处理过程中，有机物能依靠反应过程产生的自由基活性氧化物被降解为低毒或者无毒的小分子化合物，甚至能够被完全矿化为CO₂和H₂O。芬顿反应(Fenton)作为一种典型的以过氧化氢为氧化剂，羟基自由基(HO^·,E₀＝2.8V)为主要活性物种的高级氧化技术(HO^·-AOPs)被广泛应用于废水处理中，并在废水处理过程中表现出诸多优势，例如高效，操作简单，氧化剂安全无毒等。臭氧氧化(E₀＝2.07V)主要通过直接氧化和羟基自由基氧化两种途径降解污染物，其作为一种典型的高级氧化技术已被广泛应用有机污染物的降解。但该技术在应用过程中存在着选择性氧化、氧化不彻底、臭氧利用效率低等问题。过硫酸盐经过活化后产生的硫酸根自由基(SO₄^·-)在中性条件下展示出较强的氧化性，更有利于污染物的有效降解。总的来说，基于过氧化氢、臭氧、过硫酸盐为氧化剂应用于水处理的高级氧化技术(AOPs)在废水处理方面具有很大的应用前景。

近二十年来，电化学高级氧化技术由于其高效性，环境友好性和多功能性等特点，在废水处理领域引起了广泛的关注。然而，二维电极电化学过程的一些缺陷限制了其在废水处理方面的实际应用。相比之下，三维电极反应器由于具有较大的电极接触面积，低能耗，高传质速率等优势迅速成为水处理方向的研究热点。CN 106396030A公开了一种利用三维电极—电芬顿耦合处理印染废水的方法，该方法以铁板或铁网为阳极、以多孔碳电极为阴极，以活性炭和纳米铁二元混合粒子作为第三电极，施加直流稳压，在曝气和搅拌条件下进行废水处理。该方法利用阳极产生的Fe²⁺与阴极产生的过氧化氢反应生成羟基自由基，再利用羟基自由基与印染废水中的有机物反应来实现去除污染物的目的，第三电极中的活性炭和纳米铁粒子起导电作用，同时纳米铁粒子辅助铁阳极产生Fe²⁺，随着反应的进行，纳米铁粒子是逐渐损耗的，第三电极难以重复使用，这有碍于废水处理成本的降低。不仅如此，该方法在废水处理过程会产生大量铁泥，不利于实现泥水分离，而且需对污泥进行后续处理与处置，增加了废水处理成本。此外，虽然曝气可促进阴极产生过氧化氢，加速电芬顿过程生成羟基自由基，但是，通过该方式产生的自由基的种类及数量是较为有限的，其污染物降解效率和降解效果都还有待改善。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种三维电极耦合氧化剂处理难降解废水的方法，以在降低废水处理成本的同时有效提高难降解废水的降解效率和降解效果。