[发明专利]一种电催化与芬顿协同的废水降解方法

说明书

本发明提供了一种电催化与芬顿协同的废水降解方法，包括以下步骤：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混合进行芬顿处理，芬顿处理过程中利用电合成的双氧水，在芬顿催化剂的作用下生成·OH，实现对废水的高效降解。本发明巧妙地将电化学阳极氧化、电合成双氧水及芬顿技术相结合，可以提高电流效率、增强废水的处理效果、并降低运行成本。

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种用于废水处理的电催化与芬顿协同工艺。

背景技术

工业废水中含有大量高毒性、持久性、难生物降解的有机污染物，对人类健康和生态平衡造成严重威胁。传统的水处理技术如生物法、化学氧化法等无法将其有效处理至达标排放。因此，开发高效、稳定、环境友好的废水处理技术具有重要意义。

高级氧化技术，包括电化学阳极氧化和芬顿等技术，是去除工业废水中难降解有机污染物的有效方法。电化学阳极氧化技术主要依靠阳极对有机污染物进行降解，具有氧化性能强、矿化率高、环境友好和操作方便等优势，但该技术存在电流效率低、能耗高等不足，在电化学阳极氧化技术中，通常阴极仅作为对电极存在，而未有效发挥其催化性能。

因此，合理地对电化学阳极氧化技术中的阴极进行充分利用，有望进一步提高电化学反应过程中的电流效率、从而降低运作能耗。

发明内容

本发明目的是提供一种用于废水处理的电催化与芬顿协同工艺，将电化学阳极氧化、电合成双氧水及芬顿等技术相结合，充分发挥阳极氧化降解污染物、阴极电合成双氧水及芬顿氧化降解的功能，以提高电流效率、增强废水的处理效果、并降低运行成本。

为实现上述目的，本发明提供一种用于废水处理的电催化与芬顿协同工艺，主要包括电催化处理单元和芬顿处理单元，具体操作步骤如下：

(1)电催化处理：电催化反应槽内设有阳极反应区与阴极反应区，将多个阳极与阴极依次交替平行排列，分别固定成阳极电极组和阴极电极组，并放入各自反应区中，阳极与阴极分别外接电源，使用导电隔膜将阳极反应区与阴极反应区隔开，在阳极反应区内对废水溶液进行电化学阳极氧化处理，电化学阳极氧化处理过程中阳极通过直接氧化及间接氧化作用对废水中的污染物进行降解；在阴极反应区内进行电合成双氧水反应，阴极反应区的底部布设曝气装置，为电合成双氧水反应提供充足的氧气；通过阀门装置及水泵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，并将其流入至芬顿处理单元进行芬顿处理；其中，直接氧化是指污染物在阳极材料表面发生电子直接转移而被氧化的过程；间接氧化是指在电催化降解过程中阳极材料表面产生了一些具有强氧化性的活性物种，通过活性物种氧化降解目标污染物的过程。

(2)芬顿处理：在芬顿反应槽内对电化学阳极氧化及电合成双氧水处理后的混合溶液进行芬顿处理；处理过程中能够充分利用电合成的双氧水，双氧水在芬顿反应槽内芬顿催化剂的作用下生成·OH，实现对废水的高效降解；根据需求在芬顿反应槽内既可以进行均相芬顿反应，又可以进行非均相芬顿反应；进行均相芬顿反应时，使用投料装置向芬顿反应槽内投加适量的均相芬顿催化剂(如Fe²⁺，Fe³⁺等)；进行非均相芬顿反应时，根据需求既可以设置成流化床反应模式，又可以设置成固定床反应模式；流化床非均相芬顿反应过程中使用投料装置向芬顿反应槽内投加适量粉体状的非均相芬顿催化剂，通过自然沉降或膜过滤等操作对粉体状的非均相芬顿催化剂进行回收再用；固定床非均相芬顿反应模式中将颗粒状的非均相芬顿催化剂固定在芬顿反应槽内，无需额外投加或回收芬顿催化剂；通过阀门装置及水泵对芬顿处理后的废水进行调控排放。

优选的，所述均相芬顿反应时pH为2.0～4.5，所述非均相芬顿反应时pH为3.0～7.0。

优选的，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。