[发明专利]一种电催化与芬顿协同的废水降解方法

权利要求书

1.一种电催化与芬顿协同的废水降解方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、电催化处理：在阳极反应区内对废水溶液进行电化学阳极氧化处理，在阴极反应区内进行电合成双氧水反应，将电化学阳极氧化处理后的废水溶液与阴极反应后的双氧水溶液进行混合，得到混合溶液；

S2、芬顿处理：将所述混合溶液进行芬顿处理，利用电合成的双氧水在芬顿催化剂的作用下生成·OH，实现对废水的降解。

2.根据权利要求1所述的电催化与芬顿协同的废水降解方法，其特征在于，步骤S2中所述芬顿处理包括均相芬顿反应和非均相芬顿反应；进行均相芬顿反应时，投加均相芬顿催化剂；进行非均相芬顿反应时，设置流化床反应模式或固定床反应模式，所述流化床反应模式反应过程中投加粉体状的非均相芬顿催化剂，反应结束后将粉体状的非均相芬顿催化剂回收再用；所述固定床反应模式反应过程中投加颗粒状的非均相芬顿催化剂。

3.根据权利要求2所述的电催化与芬顿协同的废水降解方法，其特征在于，步骤S2中所述均相芬顿催化剂包括Fe²⁺、Fe³⁺；所述均相芬顿反应时pH为2.0～4.5。

4.根据权利要求2所述的电催化与芬顿协同的废水降解方法，其特征在于，所述非均相芬顿催化剂包括FeOCl、Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeOOH，还包括将所述非均相芬顿催化剂负载在颗粒载体上制备的催化剂；所述颗粒载体包括氧化铝、二氧化钛、二氧化锆、二氧化硅及陶瓷颗粒；所述非均相芬顿催化剂回收再用方法包括自然沉降或使用膜过滤；所述非均相芬顿反应时pH为3.0～7.0。

5.根据权利要求1所述的电催化与芬顿协同的废水降解方法，其特征在于，步骤S1中所述阳极反应区内设有阳极电极的材料包括碳素电极、钛基锡锑氧化物涂层电极、钛基钌铱氧化物涂层电极、钛基二氧化铅电极、铂电极及掺硼金刚石电极；所述碳素电极包括石墨、碳纸、碳布及碳毡。

6.根据权利要求1所述的电催化与芬顿协同的废水降解方法，其特征在于，步骤S1中所述阴极反应区内设有的阴极电极是将催化剂负载在基底材料上制得的电极；所述催化剂包括杂原子掺杂碳催化剂、单原子金属负载碳催化剂、金属团簇及金属纳米颗粒负载碳催化剂、分层多孔碳及碳纳米球；所述基底材料包括石墨板、碳纸、碳布、碳毡、金属板及金属网。

7.根据权利要求1所述的电催化与芬顿协同的废水降解方法，其特征在于，步骤S1中所述阳极反应区内多个阳极电极与所述阴极反应区内多个阴极电极依次交替排列，固定成平行设置的阳极电极组和阴极电极组，阳极电极组和阴极电极组的数量分别为1～20组；阳极电极与阴极电极之间的间距为0.1～10cm。

8.根据权利要求1所述的电催化与芬顿协同的废水降解方法，其特征在于，步骤S1中电催化反应过程中通过电源供电，供电模式包括恒压模式、恒流模式，恒压模式时阴极施加的电压为-0.1～-10V；恒流模式时阴极施加的电流密度为0.1～200mAcm^-2。

9.一种利用权利要求1-8所述方法进行废水降解的装置，其特征在于，包括分别通过阀门装置及水泵连通电催化反应槽(2-1)的阳极反应溶液槽(1-1)、阴极反应溶液槽(1-2)、芬顿反应槽(3-1)；

所述电催化反应槽(2-1)内平行对应交替设置若干阴极反应区(2-3)、若干阳极反应区(2-2)，所述阴极反应区(2-3)、所述阳极反应区(2-2)内分别设有阴极电极(2-5)、阳极电极(2-4)，并通过导电隔膜隔开。

10.根据权利要求9所述的电催化与芬顿协同的废水降解方法，其特征在于，所述阳极反应溶液槽(1-1)、阴极反应溶液槽(1-2)、芬顿反应槽(3-1)内分别设有搅拌装置和投料装置；所述阴极反应区(2-3)和所述阴极反应溶液槽(1-2)分别连通曝气装置；所述导电隔膜包括质子交换膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜、聚丙烯隔膜或盐桥。