[发明专利]一种甲酚类废水处理方法及其使用的复合催化电极

说明书

本发明公开了一种甲酚类废水处理方法及其使用的复合催化电极。其通过电催化的方式将废水中的甲酚转化为甲基环己醇并加以回收利用；电催化过程中采用的阴极为同时负载金属酞菁和金属钌的纳米纤维素复合催化电极。同时负载金属酞菁和金属钌的纳米纤维素复合催化电极通过将金属酞菁和金属钌沉积在纳米纤维素复合膜上得到。纳米纤维素复合膜为纳米纤维素‑石墨烯二元复合材料。本发明能够实现甲酚工业废水的电催化还原，并制备获得甲基环己醇，解决了现有工业甲基环己醇制备方法步骤繁琐等问题。并且，复合催化电极中的金属酞菁与金属钌之间可产生明显的催化活性协同增强效应，进而提高了甲酚类废水的处理效率和甲基环己醇的合成速率。

技术领域

本发明属于工业有机废水处理技术领域；具体涉及一种甲酚类废水处理方法及其使同时负载金属酞菁和金属钌的纳米纤维素复合催化电极。

背景技术

甲酚类废水是一类常见的石油、煤焦油、石化产品、树脂和涂料等工业生产中形成的有机废水，其直接排放将对环境乃至人体健康造成严重的危害。目前甲酚类废水的处理方法主要包括物理法（如吸附法和膜萃取法等）、化学法（如臭氧氧化法和高级氧化技术等）和生物法（如活性污泥法和酶催化法等）。物理法存在运行不稳定、吸附剂再生成本高、只适用于低浓度废水等问题；化学法所用化学试剂成本较高，且效果受水质pH值和杂质等因素的影响；生物法对于高浓度废水运行管理要求高、出水水质及卫生条件差，且受气候条件限制大。

甲基环己醇是工业生产中常见的有机溶剂和化工生产过程中重要的有机中间体，可广泛用作橡胶、树脂、纤维素类衍生物和油蜡等的溶剂，在有机精细化学品合成、医药和香料等物质的合成过程中作为必不可少的基础原料而被使用。此外，甲基环己醇还可用作硝基喷漆、橡胶配合剂、纤维洗涤剂、润滑油抗氧剂、杀虫剂和特殊肥皂等制作原料。

现阶段，工业上甲基环己醇的制备主要以甲苯为原料，通过两种不同的途径而制取：（1）甲苯经磺化作用后，与氢氧化钠共熔而得到苯酚钠，再经酸化、加氢反应而得终产物；（2）甲苯与丙烯在三氯化铝催化作用下得到甲基异丙苯，经氧化、酸化处理获得甲酚，再通过加氢反应得到终产物。这些方法制备步骤繁琐、合成工艺条件苛刻、生产过程中需用到大量酸碱、经济性不够理想，且易造成环境污染。

鉴于现行方法存在诸多问题，若能科学设计合成方法，缩短生产过程，简化操作步骤，在处理甲酚类废水的同时为甲基环己醇的工业生产提供新方法，在环境和经济方面均具有重要的价值。

发明内容

本发明的目的在于针对现有甲基环己醇生产方法制备步骤繁琐、合成工艺条件苛刻、生产过程中需用到大量酸碱、经济性不够理想，且易造成环境污染等问题，提供一种甲酚类废水处理方法，利用同时负载金属酞菁和金属钌的纳米纤维素复合催化电极，可以甲酚类废水为原料高效合成甲基环己醇，在高效处理工业有机废水的同时实现废水的可持续资源化利用，具有技术可靠、经济可行、操作简单和条件温和等优点。

第一方面，本发明提供一种甲酚类废水处理方法，其通过电催化的方式将废水中的甲酚转化为甲基环己醇回收利用；电催化过程中采用的阴极为同时负载金属酞菁和金属钌的纳米纤维素复合催化电极。同时负载金属酞菁和金属钌的纳米纤维素复合催化电极通过将金属酞菁和金属钌沉积在纳米纤维素复合膜上得到。纳米纤维素复合膜为纳米纤维素-石墨烯二元复合材料。

作为优选，电催化过程中采用的阳极为金属铂。

作为优选，电催化过程中的电流大小为100mA～200mA。

作为优选，电催化过程中的电流大小为150mA。

作为优选，同时负载金属酞菁和金属钌的纳米纤维素复合催化电极中，金属酞菁和金属钌的质量比为10:1～1:1。