[发明专利]一种添加卤化钠促进电氧化降解废水中五氯酚的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用卤化钠促进电氧化降解含五氯酚废水的方法，属于环境水处理领域。

背景技术

五氯酚是一种持久性有机污染物，其化学性质稳定，可长期存在于环境中，对生物体具有广谱毒性和致突变性，由于其对自然生态和人类健康造成严重的威胁，目前已被美国环境保护署列入优先控制污染物名单。目前降解五氯酚的方法有生化法，物理吸附法和催化湿式氧化，光催化以及电催化氧化等高级氧化法。

生化法是一种传统的废水处理方法。在五氯酚生物降解的研究中，生物处理技术多采用厌氧处理工艺，降解过程一般为先脱氯转化为低氯取代物再开环降解。但厌氧过程存在以下缺点：五氯酚去除速率慢耗时长；无法实现污染物的完全降解；除了五氯酚，仍然需要添加额外的碳源以促进微生物的生长。

物理吸附法能快速高效的吸附水中各种有机污染物（包括五氯酚），常用的吸附剂有活性碳、大孔吸附树脂、甲壳素、壳聚糖等。陈金龙等使用大孔吸附树脂吸附高浓度五氯酚生产废水（五氯酚浓度为10000-15000mg·L^-1）取得了较好的效果，五氯酚出水浓度降至1.1mg·L^-1以下。但是吸附法只是把污染物从水中转移到了吸附剂上，仍然存在吸附剂再生和污染物的二次处理等问题。

高级氧化法，光催化氧化法降解五氯酚相对于生化法具有操作简单，去除速率快等特点，是当前研究的热点。全燮等通过在TiO₂催化剂上掺杂Zn提高了可见光的利用率，从而提高了五氯酚的去除效果。虽然当前光催化氧化法取得了较大的进展，但是该技术仍然存在可见光利用率低，能耗大，催化剂寿命短等问题，从而限制了该技术的工业化应用。催化湿式氧化法氧化能力强，污染物处理量大，效率高，目前已在多个国家实现了工业化应用。卫皇曌等采用催化湿式氧化法处理高浓度五氯酚废水取得了较好的结果，反应2h后五氯酚转化率达到99%以上。但由于其投资较大，运行费用高，故只适用于处理高浓度有机废水，对于五氯酚浓度小于500mg·L^-1的低浓度废水并不适用。电化学氧化法处理有机废水所需设备简单，氧化能力强，无二次污染，是一种很有潜力的有机废水处理方法。但传统的直接电催化氧化法对电极材料要求较高，单就电极而言目前共发展出6种常用电极：碳材料电极（石墨，活性炭纤维），Ti/RuO₂电极，Ti/IrO₂电极,Ti/Sb-SnO₂电极，Ti/PbO₂电极以及金刚石薄膜电极。其中，碳材料电极，Ti/RuO₂，Ti/IrO₂电极电极性质稳定、易合成，但缺点是电氧化效率较低；Ti/Sb-SnO₂电极电氧化能力强，但是寿命较短；Ti/PbO₂电极电氧化能力强，电极寿命也较长，但是电解过程中可能释放出有毒重金属离子（Pb²⁺），引起二次污染；金刚石薄膜电极催化效果好，性质稳定寿命长，不释放污染物，但是其合成技术复杂且成本较高。因此目前还未开发出一种高效、环保、造价低廉的电极材料。

通过加入添加剂以提高电极电氧化能力，即通过在电解液中添加氯化钠作为均相电催化剂以促进有机污染物的快速降解，可克服传统直接电催化氧化法的缺点。该方法只需传统的钌钛电极做为阳极即可实现污染物的快速高效降解，通常间接电催化氧化所用均相催化剂为Cl^-，事实上其它卤族阴离子（Br^-，I^-）均可提高电极的电催化氧化能力。

对于Cl^-其反应原理为：

Cl₂+H₂O→HClO+H⁺+Cl^-

Cl₂+2OH^-→ClO^-+Cl^-+H₂O

ClO^-/HClO+organics→Intermedia tes→CO₂+H₂O+Cl^-

发明内容

本发明的目的是实现高效低成本的去除水中五氯酚污染物，提供一种新型的电催化氧化降解含五氯酚废水的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

a）向含有五氯酚的废水中加入卤化钠添加剂；