[发明专利]一种含有机酚废水的高效处理方法

说明书

技术领域

本发明属于废水处理、环境保护型材料领域，特别涉及有机酚类废水处理。

背景技术

随着工业的快速发展，工业有机废水的排放量和种类日益增加。它的大量排放给环境带来了严重污染，有害于人类健康及生物的生长繁殖，影响经济的可持续发展。其中酚类废水是一种较难处理彻底的有机污染物，它在工业废水中广泛存在, 例如印染、塑胶、医药、炼油、炼焦等。

目前采用的生物法、混凝沉淀法、活性炭吸附法、臭氧氧化法、泡沫分离法、离子交换法、反渗透法和超滤法, 或者处理效果较差、造价太高, 或者存在二次污染、后续处理困难, 导致工程技术问题将更为棘手。

近年来电化学及纳米气泡法混合法成了这类污染物处理的一个新方向。纳米气泡由于其独特的优异性质,应用前景十分广阔。纳米气泡在水体中的增氧作用的效率相当高,仅数小时就可以使较大范围内的水体溶解氧迅速提高，使水体中的化学需氧量降低。这是因为纳米气泡的表面积能有效增大，气泡的表面能也大幅度增大,表面能的增大及气泡内能量增大可以加强表面氧化反应，可以提高氧的利用率。电化学及纳米气泡的混合使用，使得在阳极产生的氧气及臭氧共同作用下有机酚类废水除去率大幅度提高，最终氧化分解成H₂O和CO₂。理想的电极材料具有高的电化学活性、良好的稳定性、好的导电性, 并且来源广泛、价格低廉、环保无二次污染。

目前, 用于电化学处理有机污染物的电极表现出高的电化学活性和良好的稳定性，但有些会析出有害离子而导致二次污染，有些价格昂贵,这使得此类应用受到限制。石墨具有导电性好、来源广泛、价格低廉、环保无二次污染的特点，但碳电极总的来说效果差、稳定性差。凹凸棒土来源广泛、价格低廉，具有独特的层链状结构特征，它的内部拥有巨大的比面积，从而凹土被广泛用于吸附剂、水净化、污水处理等。

发明内容

本发明目的在于提出一种无二次污染、降低成本的含有机酚废水的高效处理方法。

本发明技术方案是：在有机酚类废水中加入聚乙二醇400，在电解作用下溶液中产生粒径为50～200nm的氧气、臭氧纳米气泡，利用电化学氧化和纳米气泡的协同作用，对有机酚类废水进行高效处理。

具体方案是：将含有机的酚废液用0.1mol/L的H₂SO₄和NaOH调节pH至7，加入质量百分比为4%的聚乙二醇400水溶液，将混合体系升温至45～55℃，将凹凸棒土和石墨复合制成阳电极，以不锈钢为阴极，在电流密度为20mA/cm²的条件下进行电解反应。

本发明利用凹凸棒土独特链状结构特征，及其对有机物较强的吸附能力，将凹凸棒土酸化，使其与膨胀石墨复合，形成较大比表面积的复合材料，将其制备成电极。在有机酚类废水中加入表面活性剂——聚乙二醇400，电解作用下溶液中产生粒径为50-200nm的氧气、臭氧纳米气泡。利用电化学氧化及纳米气泡的混合作用对有机酚类废水进行高效处理，开发出价格低廉、环境友好型的电极材料及高效处理有机酚类废水的新技术。本发明的复合材料电极可进行半年以上连续运行，产生的纳米气泡效率高、且具有很强的强氧化能力，废水中有机酚在电化作用和阳极产生的氧气、臭氧纳米气泡共同作用下，能高效处理，有机酚类的降解率达到100%。本发明不仅方法简单，而且除去率高，对有机酚的除去率达95%。对COD的除去率达85%。由于本发明使用的材料均价格低廉，无二次污染，且电极在多次实验后也不被腐蚀，有效提高了反复利用率，降低了废水处理的成本。

本发明所述阳电极的制造方法是：将石墨粉进行膨胀处理后与凹凸棒土粉末混合，以丙酮溶解环氧树脂和固化剂，将两混合体系再混合，搅拌均匀直至变成粘结状，然后经模具压块，再经固化后，于150℃下在烘烤4h。其中，膨胀的石墨粉与凹凸棒土粉末的混合质量比为4︰1。

本发明中将石墨粉和凹凸棒土分别进行处理。石墨粉膨胀后，体积可以达到初始时的200倍，疏松多孔结构，提高了吸附性能，使得凹凸棒土更好的嵌入其中通过扫描电镜可以看出。而凹凸棒土进行酸化后BET的数据显示，其比表面积从120m²/g扩大到318m²/g，有效增强了其吸附能力。有机酚废液加入聚乙二醇400进行电解实验后，溶液中产生的纳米气泡通过透射电镜可以看出尺寸在50-200nm之间，通过负染-电镜和原子力显微镜，可以看出纳米气泡为球冠状。

具体实施方式

一、制备阳电极棒：

方案1：