[发明专利]一种电辅助Fe-MOF材料催化处理重金属-EDTA络合物废水的方法

说明书

本发明公开了一种电辅助Fe‑MOF材料催化处理重金属‑EDTA络合物废水的方法，以Fe‑MOF材料为非均相催化剂，通过电辅助激活过硫酸盐，高效可持续破解重金属‑EDTA络合物，解决均相体系产生大量铁泥影响后续处理的问题；通过施加电流，使Fe‑MOF上具有催化活性的Fe(Ⅱ)能通过阴极上的还原反应持续再生，提高催化剂的利用率和可再生性；使用过二硫酸盐(PDS)代替芬顿体系中的Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;作为氧化剂，氧化能力更强，pH适用范围更广，不需要对仪器设备的耐酸耐腐蚀性有高要求，解决了目前重金属络合废水芬顿技术存在的问题。

技术领域：

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种电辅助Fe-MOF材料催化处理重金属-EDTA络合物废水的方法。

背景技术：

EDTA(乙二胺四乙酸)广泛应用于化学镀铜和印刷线路板电镀工艺中，作为一种强络合剂，能与许多重金属离子如铜、镍、镉、铅、锌等通过3个或4个-COOH和2个氮原子键合而成具有多个五元环的强稳定性络合物，具有生物难降解、溶解性高、结构稳定等特点，危害人类健康和生态环境。

目前实际降解重金属-EDTA络合物的工艺大致分为破络和不破络两种方式。不破络如化学沉淀、吸附、化学置换等工艺主要目的是降低重金属含量，并没有破坏有机配体的结构，残存的EDTA又会在后续城市管网处理或自然水体中重新络合水中的重金属，造成二次污染。因此，实现对重金属-EDTA络合物破络成为重金属络合物废水处理的发展关键点。芬顿法(Fenton)是目前广泛应用于实际金属络合废水的一种破络方法，通过产生强氧化性的自由基断开络合结构，从根本上降解金属络合物，但目前应用于重金属络合物废水处理的芬顿法存在以下问题：1、只适用于酸性条件，对仪器设备的耐酸耐腐蚀要求高；2、需消耗大量的铁盐作为催化剂；3、同时还会产生铁泥需二次处理。

发明内容：

本发明的目的是提供一种电辅助Fe-MOF材料催化处理重金属-EDTA络合物废水的方法，以Fe-MOF(铁基金属有机框架)材料为非均相催化剂，通过电辅助激活过二硫酸盐(PDS)，高效可持续破解重金属-EDTA络合物，解决均相体系产生大量铁泥影响后续处理的问题；通过施加电流，使Fe-MOF上具有催化活性的Fe(Ⅱ)能通过阴极上的还原反应持续再生，提高催化剂的利用率和可再生性；使用过二硫酸盐(PDS)代替芬顿体系中的H₂O₂作为氧化剂，氧化能力更强，pH适用范围更广，不需要对仪器设备的耐酸耐腐蚀性有高要求，解决了目前重金属络合废水芬顿技术存在的问题。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种电辅助Fe-MOF材料催化处理重金属-EDTA络合物废水的方法，该方法包括以下步骤：将非均相固体催化剂Fe-MOF和氧化剂过二硫酸盐(简称PDS)投加到装有含重金属-EDTA络合物废水的电化学反应器中，Na₂SO₄作为电解质，过二硫酸盐、重金属-EDTA络合物与Na₂SO₄的配比分别为(0.5-8)：(0.4-1)：(5-80)，调节初始pH为3-12，在反应容器两端安置电极并连接直流电源，处理时间为60-100min，电流密度为1.90-5.71mA/cm²，电极阴阳极均为石墨板电极，在常温下通过电辅助Fe-MOF催化剂发生高级氧化高效破解重金属-EDTA络合物。

破络后游离的重金属离子在阴极上还原形成重金属沉积达到回收效果。

重金属-EDTA络合物为Cu-EDTA、Pb-EDTA、Ni-EDTA、Cd-EDTA中的一种。

非均相固体催化剂Fe-MOF投加量为0.2-1.2g/L；PDS氧化剂投加量为0.5-8mmol/L；废水中重金属-EDTA络合物浓度为0.4-1.0mmol/L；Na₂SO₄浓度为0.005-0.08mol/L。