CN109231376A - 一种利用电芬顿体系降解焦化废水的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用电芬顿体系降解焦化废水的方法。本发明涉及环境领域、材料领域及电化学领域，特别是涉及一种有效降解焦化废水的电化学体系。本发明是要解决目前电芬顿体系电极导电能力差、电子传输速率低、阴极过氧化氢产量低等技术问题。方法：1、将泡沫铜放入HCl中清洗，随后使用去离子水清洗数次，作为阴极，以铂电极为阳极；2、铂片阳极安装在反应器的中心，将泡沫铜片卷成圆柱形并包围阳极；3、在反应装置中加入焦化废水，使用硫酸溶液调节废水pH值，通电前先对溶液进行预曝气；4、曝气完成后加入适量的硫酸亚铁溶液，通电。本发明用于降解焦化废水。

Description

一种利用电芬顿体系降解焦化废水的方法
技术领域
本发明涉及环境领域、材料领域及电化学领域，特别是涉及一种有效降解焦化废水的电化学体系。
背景技术
焦化废水是煤化工企业产生的含有大量无机物与有机物的难降解废水，有机物如酚类、单环芳烃、多环芳烃以及杂环化合物，无机物包括氰化物、氨氮、氯离子、硫酸根等，成分复杂且可生化性较低。目前使用生化法处理焦化废水居多，但由于废水的高毒性和难生化性，出水COD以及色度难以达标排放。常规工艺对于高毒性难降解废水处理难度较大，因此高级氧化技术得到了人们的重视。电化学技术是一类效率高、污染小且易控制的高级氧化技术，可以通过阳极直接降解污染物或通过生成氧化剂的方式来降解污染物，对于难生物降解废水的处理有良好的效果。但是由于焦化废水毒性大、COD高、色度高，因此生化法等现有处理方法存在降解慢、污染物去除率低等问题。
发明内容
本发明是要解决目前电芬顿体系电极导电能力差、电子传输速率低、阴极过氧化氢产量低等技术问题，而提供一种利用电芬顿体系降解焦化废水的方法。
本发明一种利用电芬顿体系降解焦化废水的方法具体是按以下步骤进行：
一、将泡沫铜放入浓度为0.1～0.2mol/L的HCl溶液中清洗，去除表面杂质，然后采用去离子水清洗3～5次，得到洁净的泡沫铜；
二、以洁净的泡沫铜作为阴极，以铂电极作为阳极构建电芬顿体系；将铂电极卷成圆柱形安装在反应器的中心，将洁净的泡沫铜卷成圆柱形并包围铂电极，设置阴极与阳极之间间距15～25mm，得到电芬顿体系反应装置；
三、在电芬顿体系反应装置反应装置中加入焦化废水，采用硫酸溶液调节焦化废水pH值至2～4，对焦化废水进行预曝气，流量为0.8～1.2L/min，当焦化废水中溶解氧达到饱和时向其中加入硫酸亚铁溶液，在磁力搅拌和持续曝气的条件下通电，即可对焦化废水进行降解；所述硫酸亚铁溶液的添加量为0.2～0.4mmol/L。
本发明的有益效果：
本发明用于去除焦化废水中的酚类等有机污染物，方法简单，效果好，去除效率高。无需复杂的专用仪器及设备，可操作性强。
减少了焦化对环境水体及土壤的污染。在焦化废水去除方面具有广大的应用前景，对于苯酚、总有机碳、总氮的去除率分别达到97％，58％，68％。
附图说明
图1为反应时间对苯酚降解率的影响曲线；
图2为反应时间对总有机碳、总氮降解率的影响曲线；其中1为总有机碳，2为总氮。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种利用电芬顿体系降解焦化废水的方法具体是按以下步骤进行：
一、将泡沫铜放入浓度为0.1～0.2mol/L的HCl溶液中清洗，去除表面杂质，然后采用去离子水清洗3～5次，得到洁净的泡沫铜；
二、以洁净的泡沫铜作为阴极，以铂电极作为阳极构建电芬顿体系；将铂电极卷成圆柱形安装在反应器的中心，将洁净的泡沫铜卷成圆柱形并包围铂电极，设置阴极与阳极之间间距15～25mm，得到电芬顿体系反应装置；
三、在电芬顿体系反应装置反应装置中加入焦化废水，采用硫酸溶液调节焦化废水pH值至2～4，对焦化废水进行预曝气，流量为0.8～1.2L/min，当焦化废水中溶解氧达到饱和时向其中加入硫酸亚铁溶液，在磁力搅拌和持续曝气的条件下通电，即可对焦化废水进行降解；所述硫酸亚铁溶液的添加量为0.2～0.4mmol/L。
本实施方式中泡沫金属拥有良好的导电能力，而泡沫铜具有三维网状结构，比表面积较大，强度高，对电化学反应中电子的传递阻力小。泡沫铜作为阴极材料，在电化学反应中可以产生大量的·OH，泡沫铜可以催化O2原位两电子还原产生H2O2，Cu2+相较于Fe2+在催化H2O2产生·OH的性能上高出2个数量级，并可以快速完成与Cu+之间的转化，同时可以提高电芬顿中pH的应用范围。
本实施方式电芬顿体系反应装置以Pt为阳极，泡沫铜为阴极，在阴极持续通入空气，接通电源，阴极反应如下：
O2+2H++2e-→H2O2 (1)
体系中的Fe2+会与反应式(1)中生成的H2O2发生芬顿反应，方程式如下：
Fe2++H2O2→·OH+OH-+Fe3+ (2)
Fe3++H2O2→Fe2++HO2·+H+ (3)
Fe3++HO2·→Fe2++O2+H+ (4)
Fe3++e-→Fe2+ (5)
本实施方式步骤一中使用HCl清洗以去除泡沫铜在空气中产生的氧化物，增加电子传到速率，提高处理效果。
本实施方式步骤二中阴极与阳极均卷为圆筒形，增加电子传到速率，提高处理效果。
本实施方式步骤三中进行预曝气增加水中溶解氧浓度，通电后在短时间内可产生大量的过氧化氢。
本实施方式步骤三中进行磁力搅拌使曝气均匀，并且增加溶液的传质过程。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述泡沫铜是长为100mm、宽为45mm、厚度为1.6mm的泡沫铜片。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二中所述铂电极是宽度为50mm的铂片，所述铂电极卷成圆柱形的直径为20mm。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二中设置阴极与阳极之间间距20mm。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤三中流量为1L/min。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤三中采用硫酸溶液调节焦化废水pH值至3。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤三中所述硫酸亚铁溶液的添加量为0.3mmol/L。其它与具体实施方式一至六之一相同。
通过以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：一种利用电芬顿体系降解焦化废水的方法具体是按以下步骤进行：
一、将泡沫铜放入浓度为0.1～0.2mol/L的HCl溶液中清洗，去除表面杂质，然后采用去离子水清洗3～5次，得到洁净的泡沫铜；
二、以洁净的泡沫铜作为阴极，以铂电极作为阳极构建电芬顿体系；将铂电极卷成圆柱形安装在反应器的中心，将洁净的泡沫铜卷成圆柱形并包围铂电极，设置阴极与阳极之间间距15～25mm，得到电芬顿体系反应装置；
三、在电芬顿体系反应装置反应装置中加入焦化废水，采用硫酸溶液调节焦化废水pH值至3，对焦化废水进行预曝气，流量为0.8～1.2L/min，当焦化废水中溶解氧达到饱和时向其中加入硫酸亚铁溶液，在磁力搅拌和持续曝气的条件下通电，即可对焦化废水进行降解；所述硫酸亚铁溶液的添加量为0.3mmol/L。在5、10、15、20、25、30、40、50分钟时进行取样分析苯酚的降解率，在30、60、90、120、150、180分钟时进行取样分析总氮和总有机碳的降解率。
苯酚质量浓度采用4-氨基安替比林比色法进行测定。
试剂：缓冲溶液：称取20g氯化铵溶于100mL氨水中，加塞于冰箱保存；4-氨基安替比林溶液：称取2g的4-氨基安替比林溶于水，稀释至100mL，置于冰箱保存；铁氰化钾溶液：称取8g铁氰化钾溶于水，稀释至100mL，置于冰箱保存。
测定方法：取1mL处理样品于25mL比色管中，加超纯水至25mL标线。加入0.5mL缓冲溶液，1mL4-氨基安替比林溶液和1mL铁氰化钾溶液并摇匀，放置10min后于505nm波长下测定吸光度。
总有机碳与总氮采用德国耶拿公司生产的multi N/C 2100S总有机碳/总氮分析仪测定。
在PH＝3，电流大小为300mA，Fe2+浓度为0.3mmol/L的条件下，考察反应时间对苯酚、总有机碳、总氮去除的影响。由图1和图2可以看出，在初始的25min，废水中苯酚的降解很快，去除率达到了90％，再随着反应时间增加，去除效率降低，并逐渐平稳最终达到97％。总有机碳与总氮的去除时间相对较长，在150分钟时达到稳定，去除率分别为58％，68％，表明此试验对苯酚、总有机碳、总氮都有良好的去除效果。

Claims (7)

1.一种利用电芬顿体系降解焦化废水的方法，其特征在于利用电芬顿体系降解焦化废水的方法具体是按以下步骤进行：
一、将泡沫铜放入浓度为0.1～0.2mol/L的HCl溶液中清洗，去除表面杂质，然后采用去离子水清洗3～5次，得到洁净的泡沫铜；
二、以洁净的泡沫铜作为阴极，以铂电极作为阳极构建电芬顿体系；将铂电极卷成圆柱形安装在反应器的中心，将洁净的泡沫铜卷成圆柱形并包围铂电极，设置阴极与阳极之间间距15～25mm，得到电芬顿体系反应装置；
三、在电芬顿体系反应装置反应装置中加入焦化废水，采用硫酸溶液调节焦化废水pH值至2～4，对焦化废水进行预曝气，流量为0.8～1.2L/min，当焦化废水中溶解氧达到饱和时向其中加入硫酸亚铁溶液，在磁力搅拌和持续曝气的条件下通电，即可对焦化废水进行降解；所述硫酸亚铁溶液的添加量为0.2～0.4mmol/L。
2.根据权利要求1所述的一种利用电芬顿体系降解焦化废水的方法，其特征在于步骤一中所述泡沫铜是长为100mm、宽为45mm、厚度为1.6mm的泡沫铜片。
3.根据权利要求1所述的一种利用电芬顿体系降解焦化废水的方法，其特征在于步骤二中所述铂电极是宽度为50mm的铂片，所述铂电极卷成圆柱形的直径为20mm。
4.根据权利要求1所述的一种利用电芬顿体系降解焦化废水的方法，其特征在于步骤二中设置阴极与阳极之间间距20mm。
5.根据权利要求1所述的一种利用电芬顿体系降解焦化废水的方法，其特征在于步骤三中流量为1L/min。
6.根据权利要求1所述的一种利用电芬顿体系降解焦化废水的方法，其特征在于步骤三中采用硫酸溶液调节焦化废水pH值至3。
7.根据权利要求1所述的一种利用电芬顿体系降解焦化废水的方法，其特征在于步骤三中所述硫酸亚铁溶液的添加量为0.3mmol/L。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112939154A (zh) * 2021-01-26 2021-06-11 哈尔滨工业大学 一种微气泡曝气式旋转电芬顿阴极及其应用
CN114940532A (zh) * 2022-06-17 2022-08-26 燕山大学 一种改性氮化碳/泡沫铜阴极、制备方法及其在电芬顿系统处理苯酚废水中的应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980077286A (ko) * 1997-04-18 1998-11-16 임한진 펜턴 산화반응을 이용한 전해처리조에서의 유기 폐수의 산화처리
CN204873961U (zh) * 2015-06-04 2015-12-16 殷衡 一种磁性催化-电芬顿反应装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980077286A (ko) * 1997-04-18 1998-11-16 임한진 펜턴 산화반응을 이용한 전해처리조에서의 유기 폐수의 산화처리
CN204873961U (zh) * 2015-06-04 2015-12-16 殷衡 一种磁性催化-电芬顿反应装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
马放等: "泡沫铜阴极电芬顿氧化降解焦化废水研究", 《给水排水》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112939154A (zh) * 2021-01-26 2021-06-11 哈尔滨工业大学 一种微气泡曝气式旋转电芬顿阴极及其应用
CN114940532A (zh) * 2022-06-17 2022-08-26 燕山大学 一种改性氮化碳/泡沫铜阴极、制备方法及其在电芬顿系统处理苯酚废水中的应用

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