[发明专利]一种阴/阳极原位产双氧水的电芬顿体系及其在强化有机污染物降解中的应用

说明书

本发明公开了一种阴/阳极原位产双氧水的电芬顿体系及其在强化有机污染物降解中的应用；包括有：Fe/C电芬顿阴极、TiO₂阳极、参比电极Ag/AgCl以及电解液；将三种电极插入电解液中，在恒电流情况下进行电解，即构成了阴/阳极原位产双氧水的电芬顿体系。本发明以Fe/C阴极和TiO₂阳极构建新型电芬顿体系，其中Fe/C阴极可以同时催化氧气还原产H₂O₂和活化H₂O₂产自由基，而TiO₂阳极进行二电子水氧化反应选择性产H₂O₂，进一步增加体系H₂O₂产量，无需外加铁盐或H₂O₂。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种阴/阳极原位产双氧水的电芬顿体系及其在在强化有机污染物降解中的应用。

背景技术

电芬顿技术结合了电化学反应和芬顿反应的特点，通过电极反应持续产生H₂O₂或者Fe²⁺，可以用来处理难降解有机污染物，比如染料、杀虫剂、酚类化合物等，具有氧化效率高、能耗低等优点。但其仍存在pH适用范围窄、电流效率低等问题(ZHANG M H,et al.Areview on Fenton process for organic wastewater treatment based onoptimization perspective.Sci.Total Environ,2019,670:110-121.)。因此，针对上述不足，急需寻找有效的途径来提升污染物的处理效率，形成绿色、高效的电芬顿体系。

目前，电芬顿体系主要包括阴极二电子O₂还原产H₂O₂(方程式1)，阳极一电子产·OH(方程式2)，再利用外加铁盐或阴极上含铁物质进行芬顿反应(方程式4)(WANG Q,etal.Efficiently degradation of perfluorooctanoic acid in synergicelectrochemical process combining cathodic electro-Fenton and anodicoxidation.Chem.Eng.J,2019,378:122071.)。但阳极同时还存在二电子水氧化反应(方程式3)，而利用二电子反应产H₂O₂提高电芬顿体系H₂O₂浓度仍是难点。

阴极氧还原：

二电子反应：O₂+2H⁺+2e^-→H₂O₂ (1)

阳极水氧化：

一电子反应：H₂O→·OH(aq)+(H⁺+e^-) (2)

二电子反应：2H₂O→H₂O₂+2(H⁺+e^-) (3)

芬顿反应：

Fe²⁺+H₂O₂→Fe³⁺+·OH+OH^- (4)

综上所述，有必要构建一种阳极能够原位产H₂O₂的电芬顿体系，从而增加体系中H₂O₂浓度，实现电芬顿体系对污染物高效、快速的降解性能的提升和pH适用范围的拓宽。

发明内容