[实用新型]一种用于电芬顿处理有机废水的三维二硫化钼石墨毡耦合助催化可再生电极

说明书

本实用新型公开一种用于电芬顿处理有机废水的三维二硫化钼石墨毡耦合助催化可再生电极。该电极系统通过耦合石墨毡的高导电性与氧还原能力、二硫化钼的助催化铁循环机制和三维电极结构优势，实现最大化的电极助催化效能。特点如下：电极表面通过持久的钼铁双循环，长效活化原位产生的过氧化氢产生氧化性自由基，有效解决有机废水中的难降解有机污染物；根本上促进了芬顿系统中铁系催化剂的循环利用，从而解决了铁的高消耗量与铁泥沉积等问题；通过减少碱性条件下铁系催化剂的沉积消耗，解决了芬顿系统碱性零效率的问题；阴阳两极的调换可以实现电极的持续再生。

技术领域

本实用新型涉及一种有机废水的助催化可再生电极，具体涉及一种用于电芬顿处理有机废水的三维二硫化钼石墨毡耦合助催化可再生电极。

背景技术

有机废水的处理一直以来都是环境保护亟需解决的头号难题。我国早已加大了对水环境的防治力度，确保有机废水处理达标后的合理排放。但是我国乃至世界的有机废水处理能力远远小于其产生量，所以对全方位提升有机废水处理能力提出了更高的要求。电芬顿系统是利用催化剂活化原位产生的过氧化氢而产生氧化性自由基，对废水中的有机污染物有效降解的氧化技术。为了更充分地活化过氧化氢，电芬顿系统会消耗大量的催化剂二价铁离子来持续产生氧化性自由基。但是，大量的二价铁离子的添加量不仅耗费铁资源，而且在经历过芬顿反应后会产生十分顽固的铁泥沉积氢氧化铁，使得系统性有机废水处理的工作量倍增。

二硫化钼作为助催化剂，可以在短时间内迅速提升芬顿反应中铁分反应的逆反应速率，即促进三价铁逆向转化为二价铁，使废水中二价铁离子维持稳态，持续催化芬顿反应。二硫化钼在与三价铁反应后，其中的四价钼被氧化为六价钼；然而六价钼结合电芬顿系统阴极原位产生的过氧化氢，又重新生成了四价钼，持续发挥助催化作用。从而在废水中形成钼铁双循环来持续活化过氧化氢，有效降解污染物。但是，二氧化硫作为粉末状固体金属硫化物，尽管在单次的使用中二硫化钼消耗甚微，但是在加入废水中发挥助催化作用之后很难回收。二硫化钼在耦合在电芬顿系统电极上不仅解决了二硫化钼的回收问题，而且可以协同电极的电子转移过程将被氧化的钼元素重新转化为四价钼，从而将钼循环纳入电子转移体系，使助催化效果更佳显著。且在阳极与阴极调转之后，通过电子转移可使电极再生。

目前大部分的电极电芬顿高浓度有机废水处理设施是利用极其复杂的改性电极，尚未出现过关于助催化电极的专利。例如：中国专利（专利号为：CN 109518234 B）一种活性氢的电芬顿阴极及其制备方法，利用金属与金属氧化物电极来去除污染物，但事实并不能如所述该系统并不能如所述持续在中性条件下运行，不仅无助催化效果，而且在系统运行短时间内废水会变为酸性，金属与金属氧化物图层会溶于废水中，不能长久使用，且镍溶于废水中会形成二次污染。中国专利（专利号为：CN 105905985 B），是一种氧化石墨烯改性的石墨毡电极，虽然同样可以通过自由基氧化等作用去除有机污染物，但电极制作过程过于繁琐，且不具备助催化效果，较难推广。

开发一种简单、便利、廉价的电芬顿系统助催化电极，是亟需解决的问题。本实用新型是基于石墨毡电芬顿系统自由基氧化原理与二硫化钼助催化原理，特点如下：电极表面通过持久的钼铁双循环，长效活化原位产生的过氧化氢产生氧化性自由基，有效解决有机废水中的难降解有机污染物；根本上促进了芬顿系统中铁系催化剂的循环利用，从而解决了铁的高消耗量与铁泥沉积等问题；通过减少碱性条件下铁系催化剂的沉积消耗，解决了芬顿系统碱性零效率的问题；阴阳两极的调换可以实现电极的持续再生。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种助催化可再生电极，具体目的在于提供一种用于电芬顿处理有机废水的三维二硫化钼石墨毡耦合助催化可再生电极。

本实用新型是基于石墨毡电芬顿系统自由基氧化原理与二硫化钼助催化原理，特点如下：电极表面通过持久的钼铁双循环，长效活化原位产生的过氧化氢产生氧化性自由基，有效解决有机废水中的难降解有机污染物；根本上促进了芬顿系统中铁系催化剂的循环利用，从而解决了铁的高消耗量与铁泥沉积等问题；通过减少碱性条件下铁系催化剂的沉积消耗，解决了芬顿系统碱性零效率的问题；阴阳两极的调换可以实现电极的持续再生。