[发明专利]一种非均相芬顿耦合管式膜电极用于处理有机废水的方法

说明书

本发明公开了一种非均相芬顿耦合管式膜电极用于处理有机废水的方法，属于环境工程技术领域。它包括采用Ti/PbO₂管式膜电极和不锈钢阴极构建的电化学氧化过程，还包括非均相芬顿氧化过程，所述非均相芬顿氧化过程中采用具有磁性和导电性的碳基Fe₃O₄催化剂作为非均相催化剂，所述碳基Fe₃O₄催化剂通过外加磁场吸附到所述不锈钢阴极进行还原活化，原位补充催化过程中被消耗的Fe(Ⅱ)。本发明使非均相芬顿催化剂周期性地直接吸附到阴极进行活化，使催化剂在体系中原位活化，继续发挥效用，既避免了铁泥的产生，又使催化剂可以回收循环使用，无须频繁外部添加催化剂，具有良好的经济、环境和社会效益。

技术领域

本发明属于环境工程技术领域，更具体地说，涉及一种非均相芬顿耦合管式膜电极用于处理有机废水的方法。

背景技术

随着我国社会经济的快速发展，工业生产急剧增加，随之产生的有机废水日益增多。目前，工业有机废水处理已经成为制约工业发展的“瓶颈”，如果处理不当，必将严重污染周边环境，危及周边动植物乃至广大人民群众的身体健康。

芬顿氧化以及芬顿氧化耦合其他高级氧化技术能快速降解工业废水中难降解污染物，但是这些技术在实践中pH适用范围窄，产生大量铁泥危废。为了避免铁离子的水解沉淀，均相芬顿反应被限制在酸性环境下，二价铁离子在pH＝3.0时展现出最佳的催化活性(Evaluation of advanced oxidation processes for water and wastewatertreatment e-A critical review,Water.Res.2018,139,118～131)。而对于低浓度有机废水，均相芬顿反应产生的三价铁离子絮凝沉淀效果差，最后大部分铁离子以氢氧化铁沉淀的形式从体系分离，产生较多铁泥。因此，需要开发一种不产生铁泥、催化剂回收循环的芬顿氧化耦合工艺。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有芬顿氧化中产生铁泥固废的问题，本发明提供一种非均相芬顿耦合管式膜电极用于处理废水的方法，将碳基Fe₃O₄催化剂通过外加磁场吸附到所述不锈钢阴极进行还原活化，能够原位补充催化过程中被消耗的Fe(Ⅱ)，而不产生铁泥，有效减少了危废。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的目的在于提供一种非均相芬顿耦合管式膜电极用于处理有机废水的方法，通过Ti/PbO₂管式膜电极和不锈钢阴极构建电化学氧化体系，过氧化氢与非均相芬顿催化剂构建非均相芬顿氧化体系，同时反应生成羟基自由基，氧化降解有机污染物；Ti/PbO₂管式膜电极通过直接氧化和间接氧化降解污染物，同时膜电极能增强污染物在电极表面的扩散传质，提高降解污染物的反应速率，并且电化学氧化能显著缓解膜污染。非均相芬顿氧化体系中的非均相催化剂采用具有一定磁性和导电性的碳基Fe₃O₄催化剂，在反应过程中能通过外加磁场吸附到阴极进行还原活化，原位补充催化过程消耗的Fe(Ⅱ)，并在反应结束后回收催化剂。催化剂吸附在阴极期间，反应器为错流(cross-flow)模式；催化剂流化期间，反应器为平行流(flow-by)模式，两种反应模式能保证催化剂不进入Ti/PbO₂管式膜电极、堵塞膜孔。

本发明采用的技术方案具体是：