[发明专利]一种电催化氧化和电Fenton技术协同降解酚类废水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种废水处理方法，具体地说是一种利用电催化氧化和电Fenton技术协同降解酚类废水的方法。

背景技术

随着社会和工业的不断发展，废水的成分越来越复杂，废水中大量的有毒有害、难生物降解的物质含量不断增加，在环境污染治理中仅靠传统的污染防治技术和手段，已远远不能满足伴随着人类科技进步带来的污染物产生的速度和人类对生存环境质量的要求，必须使现有的技术不断改进或另辟新的途径。

电催化氧化法是近年来逐渐发展起来的一种颇有发展前景的处理难生物降解有机废水的方法。它能在常温常压下，通过有催化活性的电极反应直接或间接产生羟基自由基等强氧化剂，从而降解难生化污染物。因其独特的优点而引起了广大环保工作者的很大兴趣。起初，国内外对该技术的研究主要集中在阳极方面，研制了多种形稳电极(DSA)作阳极，并已被应用于废水处理中。近些年来，对阴阳极联合氧化工艺开始进行研究，阴阳两极协同催化是在阳极氧化工艺和阴极还原工艺的基础上，通过合理的电催化反应器的设计，同时利用阴阳两极的作用，相对于仅利用阳极催化氧化降解有机物，阴极产生H₂O₂起到间接氧化作用，如在Fe²⁺的存在下，还能促进H₂O₂分解产生·OH，从而提高有机物的降解效率，降低能耗。例如专利申请号为201010181115.7的专利申请文件中，公开了一种多相电催化氧化-Fenton耦合法降解硝基苯类废水的方法及其反应器的技术方案。该技术方案的电解槽中装有由粒子电极和固体催化剂混合而成的电极颗粒，电解槽中设有石墨阴极电极板和RuO₂-IrO₂-TiO₂/Ti阳极电极板。将硝基苯类废水置于电解槽中，多次添加Fe²⁺，有助于H₂O₂发生Fenton反应，废水中的硝基苯类物质在多相电催化和Fenton法的耦合作用下得到降解。专利申请号为200410066816.0的专利申请文件中，公开了一种阴阳两级协同电催化处理有机废水的装置及方法的技术方案。该技术方案在反应器的中心设置PbO₂空心柱状陶瓷阳极，环绕反应壳体的内壁安装不锈钢网或活性炭纤维阴极，在阴极附近曝气，并在废水中投加Fe²⁺催化剂，进一步转化阴极上还原氧气产生的H₂O₂，形成类似Fenton试剂，从而达到同时发挥阴阳两电极电催化降解作用以提高降解效率。这两种技术方案中的Fenton法都是通过外加Fe²⁺来实现的，均属于均相Fenton体系，其运行中需要外加化学试剂作为铁源，并且均相Fenton体系只有在pH值较低的条件下才有较好的效果，pH值适用范围窄，实际应用受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降解效率高、不需外加化学试剂、不产生铁泥、pH值适用范围较广的电催化氧化和电Fenton技术协同降解酚类废水的方法。

本发明的目的是这样实现的：

废水引入两侧分别设有进出水管的电解槽中，以Ti/TiO₂-NTs/Zr-Sb-SnO₂为阳极，泡沫镍涂敷FeOOH+活性碳粉+PTFE(聚四氟乙烯)为阴极，阳极和阴极分别与稳压电源连接，通过曝气或搅拌提供空气，在阳极表面上产生·OH、通过阳极的电催化氧化作用降解有机物，溶液中的氧气在阴极表面产生H₂O₂、与阴极负载的FeOOH发生非均相Fenton反应。

本发明的方法还可以包括：

1、阳极与阴极之间极间距为1-8cm。

2、所述的Ti/TiO₂-NTs/Zr-Sb-SnO₂阳极是通过如下方法得到的：以钛为基体，在钛表面通过阳极氧化形成TiO₂纳米管中间层，然后采用热分解的方式在TiO₂中间层上负载Zr掺杂的Sb-SnO₂涂层。

3、所述的泡沫镍涂敷FeOOH+活性碳粉+PTFE阴极是通过如下方法得到的：以三维立体网状结构的泡沫镍为阴极基体，将FeOOH、活性碳粉和PTFE按质量比FeOOH∶活性碳粉∶PTFE＝1-5∶8-4∶1的比例混合后涂敷在泡沫镍上。