CN102942243A - 三维电极与电类Fenton联用的废水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及三维电极与电类Fenton联用的废水处理方法，主要用于去除水中有毒、难降解有机物的去除，包括以下步骤，将待处理废水注入反应器中，控制反应在一定条件下进行，并在阴极极板底部单独设置曝气管，同时在该反应装置底部设置曝气装置，向三维电解体系投加一定浓度的Fe²⁺和Fe³⁺溶液，反应一段时间后，进行静沉出水。该法能够使阴极和粒子电极表面产生的过氧化氢得到有效利用，反应器内部可以同时进行三维电极的电催化产生·OH的反应和电类Fenton法产生·OH、HO₂·的反应，达到了在一个反应器内部实现多种功能的目的，提高了工艺的经济性和实用性。

Description

三维电极与电类Fenton联用的废水处理方法

技术领域

本发明涉及一种新型的电化学水处理技术净化水中有毒有害物质的方法，尤其是涉及一种三维电极与电类Fenton联用的废水处理方法。

背景技术

电化学氧化法是近年来发展起来的一种高级氧化技术，它可以通过阳极反应直接降解有机物，或通过电极反应产生·OH、O₃一类的氧化剂降解有机物，该法具有无须添加化学药品,不产生二次污染,能在常温常压下进行, 操作简单等优点。特别是电化学法中的三维电极法, 比普通二维电极法的电极比表面大得多,传质速度及反应速度快,电流效率和时空效率高,能耗低,能有效提高废水的可生化性，从而使其研究与应用具有极为重要的价值。

但是，在研究过程人们发现，单纯三维电极法在反应过程中产生的羟基自由基的数量有限，净化污水中有机物的能力受到一定限制，为了弥补上述不足，有必要将三维电极法与其它技术联用联用，进一步增强体系中产生的羟基自由基的量，达到使有机物的去除率显著提高的目的。

发明内容

本发明是为了解决三维电极法反应过程中产生的羟基自由基的量有限，产生的过氧化氢不能有效利用的问题，本发明通过投加二价铁离子和三价铁离子使产生的过氧化氢通过化学反应生成羟基自由基、HO₂·的反应（即发生电类Fenton反应）。该法提供了一种三维电极法与电类Fenton联用的废水处理方法，有效解决了三维电极法处理废水中有机物去除率不高的问题。

为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案提供一种三维电极法与电类Fenton联用的废水处理方法：

将待处理废水注入反应器中，向三维电解体系投加Fe²⁺和Fe³⁺溶液，投加浓度为0.9～1.1 mmol/L Fe²⁺溶液，浓度为5～8mmol/L Fe³⁺溶液，反应一段时间后，进行静沉出水，反应条件为pH值3.0～3.5，电解电压12～15V， Na₂SO₄电解质投加浓度1.2 g/L。所述反应器底部和阴极极板底部有曝气装置，曝气可以使粒子电极悬浮并提供反应氧气，保证过氧化氢的大量生成，曝气强度控制为600～700L/h。 用Na₂SO₄支持电解质，反应条件控制为如下所述： 电解电压为12～15V，Na₂SO₄电解质投加浓度为1.2 g/L。

（1）底部曝气装置提供的O₂在阴极和粒子电极表面上发生反应产生H₂O₂，H₂O₂与加入的Fe²⁺发生反应生成·OH。见反应式（1）、（2）。向体系中投加一定量的Fe³⁺时，会加快反应（3）和（4）的进行，从而加快了整个体系中羟基自由基的量。

Fe²⁺ + H₂O₂ → Fe³⁺ + ·OH + OH^-                          （1）

·OH + Fe²⁺ →Fe³⁺ + OH^-                                  （2）

Fe³⁺ + H₂O₂ →Fe²⁺ + HO₂·+ H⁺                            （3）

HO₂·+ Fe³⁺ →Fe²⁺ + O₂+ H⁺                             （4）

而当外加Fe³⁺浓度偏大时，虽然仍然会对反应（3）和（4）有利，但此时Fe³⁺对于反应（1）和（2）的阻碍作用加大，尤其是反应（1）直接决定着Fenton试剂·OH的产生，因此当外加Fe³⁺浓度偏大时其对Fenton试剂氧化反应的不利影响大于有利影响，最终表现为对Fenton反应的抑制作用。所以，反应过程中要对Fe²⁺和Fe³⁺的投加量进行控制，并确保反应在最佳条件下进行。

3采用上述方案，本发明具有如下有益效果。

（1）该法能够使阴极和粒子电极表面产生的过氧化氢得到有效利用，反应器内部可以同时进行三维电极的电催化产生·OH的反应和电类Fenton法产生·OH、 HO₂·的反应，达到了在一个反应器内部实现多种功能的目的，提高了工艺的经济性和实用性。

（2）该技术操作简单，适用于不同浓度和不同特性的难降解有机物的处理，有机物的去除率可以得到大幅提高。

附图说明

图1为三维电极与电类Fenton法联用处理废水的工艺流程图。         

具体实施方式

向反应体系中投加一定量三维电极法所用的粒子电极，用硫酸或氢氧化钠调节pH值，加入一定量的Na₂SO₄支持电解质，反应条件控制为如下所述： pH值为3.0～3.5，电解电压为12～15V，曝气强度为600～700L/h，Na₂SO₄电解质投加浓度为1.2 g/L， 反应开始后向体系中投加浓度为0.9～1.1 mmol/L Fe²⁺溶液，浓度为5～8mmol/L Fe³⁺溶液，反应一段时间后，静沉后出水。

Claims (3)

1.三维电极与电类Fenton联用的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：将待处理废水注入反应器中，向三维电解体系投加Fe²⁺和Fe³⁺溶液，投加浓度为0.9～1.1 mmol/L Fe²⁺溶液，浓度为5～8mmol/L Fe³⁺溶液，反应一段时间后，进行静沉出水，反应条件为pH值3.0～3.5，电解电压12～15V， Na₂SO₄电解质投加浓度1.2 g/L。

2.根据权利要求1所述的三维电极与电类Fenton联用的方法，其特征在于：所述反应器底部和阴极极板底部有曝气装置，曝气可以使粒子电极悬浮并提供反应氧气，保证过氧化氢的大量生成，曝气强度控制为600～700L/h。

3.根据权利要求1所述的三维电极与电类Fenton联用的方法，其特征在于：用Na₂SO₄支持电解质，反应条件控制为如下所述： 电解电压为12～15V，Na₂SO₄电解质投加浓度为1.2 g/L。

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