[发明专利]生物电活化过硫酸盐降解偶氮染料废水的方法

说明书

本发明公开一种生物电活化过硫酸盐氧化降解偶氮染料废水的方法，属于污水处理技术领域。微生物燃料电池阳极室中的微生物在降解底物之后产生电子，电子传递到阳极电极后经外电路传递到阴极电极。过硫酸盐在阴极作电子受体，在阴极电极上不断接受电子。电子不断的生成、传递、接受。从而形成生物电。过硫酸盐在阴极不断得到电子后，生成具有强氧化性的硫酸根自由基硫酸根自由基能具有极高的氧化还原电位，能有效氧化降解阴极室中的偶氮染料废水。无需额外的电能输出、反应体系简便，能耗低，且无二次污染。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种生物电活化过硫酸盐降解偶氮染料废水的方法。

背景技术

偶氮染料作为目前应用最为广泛的染料，在实际生产和应用的过程中大约有10％-15％的染料未经处理即被排放到环境中。不仅降低水体溶解氧，破坏水体自净能力，对水体生态环境造成了严重破坏，并且严重威胁接触者的健康。因此，偶氮废水必需在排放前进行无害化处理。过硫酸盐高级氧化技术能有效克服传统处理方法氧化能力弱、处理周期长的缺点，能高效氧化降解染料废水，改善染料废水对生态环境、人体健康等造成的危害。过硫酸盐本身具有一定的氧化性，但氧化能力较弱，难以有效处理染料废水。需提供特定的活化方式，使过硫酸盐反应生成硫酸根自由基氧化降解偶氮染料废水。

针对上述问题，亟需研发一种高效、节能、环保的过硫酸盐活化技术。现有的活化技术包括热活化、光活化、过渡金属活化、电活化等。然而热活化、光活化反应条件需进行加热或者紫外光灯照射，反应条件较为复杂；过渡金属活化过硫酸盐后会有大量过渡金属残留在水体中，容易造成二次污染；电活化需额外电能输出，能耗相对较高。现有技术在实际应用中都存在着诸多不足，无法实现大规模实际应用处理偶氮染料废水。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种生物电活化过硫酸盐降解偶氮染料的方法，采用微生物燃料电池自身产生的生物电对过硫酸盐进行活化，产生具有强氧化性的硫酸根自由基氧化降解偶氮染料废水。

本发明采用的技术方案是：利用微生物燃料电池阳极在微生物催化下产生电子，经外电路传递到阴极，阴极的过硫酸盐在得到电子后被活化，从而生成具有强氧化性的硫酸根自由基，硫酸根自由基的氧化还原电位较高，能有效降解偶氮染料废水。

微生物燃料电池的阳极室中是在微生物作用下被降解的底物，阴极室中是过硫酸盐以及偶氮染料废水。采用碳毡作电极，插入到体积完全相等的阳极室和阴极室，构成阳极电极和阴极电极。阳极室和阴极室之间以质子交换膜分隔开，两室电极经外电路，并串联外载负荷连接。阳极室中的被降解的底物产生电子，电子传递至阳极电极表面，经由外电路到达阴极电极表面，被阴极电子受体获得。电子不断生成、传递、接受，从而实现生物电的产生。

微生物燃料电池阳极产生的生物电传递到阴极电极后与阴极室的过硫酸盐发生反应，过硫酸盐得电子会反应生成硫酸根自由基硫酸根自由基稳定性较强且氧化性高，能实现对偶氮染料废水的氧化降解。

本发明采用上述技术方案后具有的有益效果是：

1、本发明采用微生物燃料电池自身产电活化过硫酸盐，生成具有强氧化性的硫酸根自由基能有效氧化降解偶氮染料废水。

2、本发明反应体系简单。直接利用微生物燃料电池阳极产生的生物电传递到阴极。过硫酸盐在阴极得电子直接被活化为硫酸根自由基无需提供热源、光照条件等，反应体系简单。

3、本发明无需额外电能输出，能耗低。微生物燃料电池阳极降解有机物产生的电子经阳极电极表面、外电路传递到阴极电极。电子不断生成和传递，产生了生物电。

4、本发明无二次污染。过硫酸盐在微生物燃料电池作电子受体，得电子后直接反应成氧化降解偶氮染料。避免了传统过渡金属活化残留过渡金属造成的二次污染，符合更高的环保要求。

附图说明