[发明专利]一种实现非均相芬顿氧化过程中自由基靶向氧化的装置及方法

说明书

本发明公开了一种实现非均相芬顿氧化过程中自由基靶向氧化的装置及方法，将非均相催化剂置于低电场中的阴极流化床内，利用目标污染物与中间产物的电负性差异，通过电场作用控制自由基攻击目标污染物，提高体系中污染物的传质效率和催化速率，该装置及方法适用于低电介质浓度的水体中。所述方法操作简单、环境友好、反应条件温和且催化剂具有良好稳定性。本发明的方法能够将低电场良好运用到非均相芬顿体系中，能极大提高装置对于水中难降解污染物的降解能力。

技术领域

本发明属于水处理设备领域，具体来说涉及一种实现非均相芬顿氧化过程中自由基靶向氧化的装置及方法。

背景技术

随着社会飞速发展，水环境的污染不断加重，日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，加剧了水资源短缺的矛盾，而且还严重威胁到城市居民的饮水安全和健康。水体中生物难降解的有机物最难处理，危害也是最大。

目前，关于废水处理的工程中，还没有一种能够达到排放标准的单一的水处理方法，主要的处理方法还是采用预处理与生物处理相结合的方法。其中，正如专利申请文献1中所记载的预处理是关键，未经过预处理的废水直接进入生化处理装置会产生极大的进水负荷，造成生物菌死亡，处理系统瘫痪。因此，必须在生物处理之前，对废水进行预处理。如包括电催化氧化、芬顿氧化、臭氧氧化在内的高级氧化技术(AOPs)是一种有效的废水的预处理手段。因此，利用AOPs作为预处理手段的理想目标是可以尽量降低水体中所含有的待处理污染物的浓度，比如尽可能完全的将待处理污染物进行初始分解形成生物降解性强的低分子有机酸，在此基础上甚至是实现有机物质的完全矿化(分解成二氧化碳和水)。

但事实上，现行的AOPs处理技术，通常其预处理效果难以控制、且相较于上述理想处理效果差别极大。最明显的缺陷就是待处理污染物的初始分解效果不理想，且速率极低。

专利申请文献1：申请号：CN201811372113.9；申请日：2018-11-16；名称：一种鸟嘌呤废水的预处理方法。

发明内容

1.要解决的问题

针对上述利用高级氧化技术(AOPs)进行难降解污染的预处理时，所具有的氧化效果不理想且效率低的问题，本发明的目的之一在于提供一种实现非均相芬顿氧化过程中自由基靶向氧化的装置，对非均相芬顿氧化反应单元的反应器进行结构设置，同时利用电化学单元加以辅助，有效提升对大分子有机污染物的去除率；

本发明的目的之二在于提供一种实现非均相芬顿氧化过程中自由基靶向氧化的方法，在电场的作用下能够实现低分子有机酸的定向迁移，提升对大分子有机污染物的去除率，同时又能形成可以用于生物反应的纯净碳源，提供另一种水处理的思路；

本发明的目的之三在于提供一种能够促进非均相芬顿氧化完全、且提升非均相芬顿氧化速率的方法。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

|1|一种实现非均相芬顿氧化过程中自由基靶向氧化的装置，包括非均相芬顿氧化反应单元以及电化学单元；

其中，所述非均相芬顿氧化反应单元包括反应器，所述反应器通过阴离子交换膜分隔形成腔室一及腔室二，所述腔室一用于容纳包括催化剂以及待处理水体在内的物质；所述腔室二用于填充电介质；

所述电化学单元用于向所述反应器施加电场，使腔室一中由于非均相芬顿氧化反应所产生的有机酸迁移至腔室二。

|1.1|进一步地，所述实现非均相芬顿氧化过程中自由基靶向氧化的装置，还包括水体循环单元，所述水体循环单元包括出水管与回流管，所述出水管与腔室一的底部相连通，所述回流管与腔室一的上部相连通；当非均相芬顿氧化反应于腔室一中进行时，在水体循环单元的作用下形成动态流化床。

|1.2|进一步地，所述腔室一内填充有不具有导电性的非均相芬顿氧化反应催化剂。