CN116813037A - 一种电催化氧化处理垃圾渗滤液的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及环保技术领域，具体为一种电催化氧化处理垃圾渗滤液的方法，将催化剂加入到预先盛装有垃圾渗滤液的电催化氧化装置中，然后通入直流电，控制电流密度为30‑50mA/cm2，处理4‑8h即可，所述催化剂包括g‑C3N4、M‑BiVO4和LaAlO3，M为过渡金属元素和/或稀土元素，本发明方法对于垃圾渗滤液具有极佳的处理效果，5h内COD、BOD5、NH3‑N的去除率均达到90％以上。
Description
技术领域
本发明涉及环保技术领域，具体为一种电催化氧化处理垃圾渗滤液的方法。
背景技术
填埋场垃圾渗滤液成分复杂，COD等有机污染物含量高，而且很多有机物难以被生物降解，同时所含的金属离子和有毒有机物质容易对微生物造成毒害影响，垃圾渗滤液的妥善处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题。
目前，垃圾渗滤液处理主要采用生物、物理和化学法。生物法能去除垃圾渗滤液中大部分可生物降解物质，处理效果较好且成本低，目前应用较广，但其无法去除难生物降解污染物，导致单一技术处理后难以达标排放。物理法如膜处理技术由于膜污染、堵塞、成本高等问题限制了其广泛应用。化学法如高级氧化技术被认为是处理难生物降解有机物的有效方法。近年来，电催化氧化技术在难降解有机废水处理中得到了极大地推广，能有效提高渗滤液的可生化性，且其工艺结构简单、占地面积小、易于管理，对于垃圾渗滤液的处理有着重要意义。
发明内容
发明目的：针对上述技术问题，本发明提出了一种电催化氧化处理垃圾渗滤液的方法。
所采用的技术方案如下：
一种电催化氧化处理垃圾渗滤液的方法：
将催化剂加入到预先盛装有垃圾渗滤液的电催化氧化装置中，然后通入直流电，控制电流密度为30-50mA/cm2，处理4-8h即可；
所述催化剂包括g-C3N4、M-BiVO4和LaAlO3，M为过渡金属元素和/或稀土元素。
进一步地，所述g-C3N4、M-BiVO4和LaAlO3的重量比为10-20：5-10：1。
进一步地，M为Co、Y、La、Ce中的任意一种或多种组合，优选为Co。
进一步地，所述电催化氧化装置的阳极为Si/BDD、Ti/PbO2、Ti/IrO2-RuO2、Ti/SnO2-SbO3中的任意一种。
进一步地，电催化氧化处理的同时进行光照。
进一步地，所述催化剂的制备方法如下：
将铋源和钒源分别溶于硝酸和氢氧化钠溶液中，再将得到的两个溶液混合，调节反应体系的pH至3-6，加入M源，继续搅拌30-60min后转移至水热反应釜中，密封加热至140-180℃反应18-24h，恢复室温后将反应液过滤，所得产品洗涤、干燥、粉碎后得到M-BiVO4，将其与g-C3N4、LaAlO3混合球磨后干燥即可。
进一步地，所述铋源为醋酸铋、硝酸铋、硫酸铋、氯化铋中的一种或多种。
进一步地，所述钒源为钒酸铵和/或五氧化二钒。
进一步地，加入M源的同时还加入表面活性剂。
进一步地，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵和α-烯基磺酸钠，所述十六烷基三甲基溴化铵和α-烯基磺酸钠的重量比为1-5：1-5。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种电催化氧化处理垃圾渗滤液的方法，催化剂作为粒子电极，能降低垃圾渗滤液中有机物污染物的迁移距离，增加电极比表面积，提升电解效率，BiVO4具有合适的禁带宽度和较高的光催化活性，过渡金属元素和/或稀土元素的掺杂，可以使更多的空穴从BiVO4内部转移至表面，促进体相电荷分离，并能够诱导氧化产生羟基自由基，促进有机物污染物降解，与g-C3N4和LaAlO3复合后能够进一步提高催化剂的比表面积和活性，增加电子转移速率，本发明方法对于垃圾渗滤液具有极佳的处理效果，5h内COD、BOD5、NH3-N的去除率均达到90％以上。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备催化剂的SEM图。
具体实施方式
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。本发明未提及的技术均参照现有技术，除非特别指出，以下实施例和对比例为平行试验，采用同样的处理步骤和参数。
表1：垃圾渗滤液各项指标
| COD/(mg·L-1) | BOD5/(mg·L-1) | NH3-N/(mg·L-1) | |
| 数值 | 2683.5 | 406 | 1206.1 |
指标分析仪器及方法：
COD盛奥华6B-3000A快速消解分光光度法；
BOD5稀释接种法HJ 505-2009；
NH3-N纳氏试剂比色法。
实施例1：
一种电催化氧化处理垃圾渗滤液的方法：
将催化剂加入到预先盛装有垃圾渗滤液的电催化氧化装置中，催化剂用量为垃圾渗滤液重量的0.5％，电催化氧化装置由有机玻璃电解槽、蠕动泵、直流稳压电源和循环水槽共同组成，其中电解槽尺寸为110mm×110mm×30mm，阳极为100mm×100mm的Si/BDD电极，阴极为同尺寸的不锈钢，极板间距10mm，然后通入直流电，同时打开光源(氙灯功率700W)，控制电流密度为40mA/cm2，室温搅拌处理5h，期间每隔1h取样测试；
其中，催化剂包括重量比为15：10：1的g-C3N4、Co-BiVO4和LaAlO3，催化剂的制备方法如下：
将50mmol硝酸铋溶于100mL 4M硝酸中，将50mmol钒酸铵溶于100mL2M氢氧化钠溶液中，将得到的两个溶液混合，再用2M氢氧化钠溶液调节反应体系的pH至5，加入1mmol硝酸钴、1g十六烷基三甲基溴化铵和1gα-烯基磺酸钠，继续搅拌30后转移至水热反应釜中，密封加热至160℃反应24h，恢复室温后将反应液过滤，所得产品用水和乙醇洗涤、干燥、粉碎后得到Co-BiVO4，将其与g-C3N4、LaAlO3混合球磨5h后干燥即可。
实施例2：
与实施例1基本相同，区别在于，用硝酸镧代替硝酸钴。
实施例3：
与实施例1基本相同，区别在于，用硝酸铈代替硝酸钴。
实施例4：
与实施例1基本相同，区别在于，用硝酸钇代替硝酸钴。
实施例5：
与实施例1基本相同，区别在于，用Ti/PbO2电极代替Si/BDD电极。
实施例6：
与实施例1基本相同，区别在于，用Ti/IrO2-RuO2电极代替Si/BDD电极。
实施例7：
与实施例1基本相同，区别在于，用Ti/SnO2-SbO3电极代替Si/BDD电极。
对比例1：
与实施例1基本相同，区别在于，催化剂中不加入g-C3N4。
对比例2：
与实施例1基本相同，区别在于，催化剂中不加入LaAlO3。
对比例3：
与实施例1基本相同，区别在于，催化剂制备时不加入硝酸钴。
对比例4：
与实施例1基本相同，区别在于，不进行光照。
性能测试：
实施例1-7中及对比例1-4中垃圾渗滤液的处理结果如下表2所示：
表2：
| COD去除率/％ | BOD5去除率/％ | NH3-N去除率/％ | |
| 实施例1 | 98.6 | 95.6 | 100 |
| 实施例2 | 94.1 | 91.7 | 98.9 |
| 实施例3 | 94.5 | 92.0 | 99.1 |
| 实施例4 | 96.5 | 93.3 | 99.4 |
| 实施例5 | 91.2 | 90.4 | 97.8 |
| 实施例6 | 97.4 | 95.0 | 99.3 |
| 实施例7 | 95.8 | 93.7 | 99.5 |
| 对比例1 | 90.4 | 85.4 | 93.6 |
| 对比例2 | 93.2 | 90.6 | 98.6 |
| 对比例3 | 96.2 | 93.0 | 98.8 |
| 对比例4 | 94.4 | 91.5 | 99.0 |
由上表1可知，本发明方法对于垃圾渗滤液具有极佳的处理效果，5h内COD、BOD5、NH3-N的去除率均达到90％以上。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种电催化氧化处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于，将催化剂加入到预先盛装有垃圾渗滤液的电催化氧化装置中，然后通入直流电，控制电流密度为30-50mA/cm2，处理4-8h即可；
所述催化剂包括g-C3N4、M-BiVO4和LaAlO3，M为过渡金属元素和/或稀土元素。
2.如权利要求1所述的电催化氧化处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于，所述g-C3N4、M-BiVO4和LaAlO3的重量比为10-20：5-10：1。
3.如权利要求1所述的电催化氧化处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于，M为Co、Y、La、Ce中的任意一种或多种组合，优选为Co。
4.如权利要求1所述的电催化氧化处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于，所述电催化氧化装置的阳极为Si/BDD、Ti/PbO2、Ti/IrO2-RuO2、Ti/SnO2-SbO3中的任意一种。
5.如权利要求1所述的电催化氧化处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于，电催化氧化处理的同时进行光照。
6.如权利要求1所述的电催化氧化处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于，所述催化剂的制备方法如下：
将铋源和钒源分别溶于硝酸和氢氧化钠溶液中，再将得到的两个溶液混合，调节反应体系的pH至3-6，加入M源，继续搅拌30-60min后转移至水热反应釜中，密封加热至140-180℃反应18-24h，恢复室温后将反应液过滤，所得产品洗涤、干燥、粉碎后得到M-BiVO4，将其与g-C3N4、LaAlO3混合球磨后干燥即可。
7.如权利要求6所述的电催化氧化处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于，所述铋源为醋酸铋、硝酸铋、硫酸铋、氯化铋中的一种或多种。
8.如权利要求6所述的电催化氧化处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于，所述钒源为钒酸铵和/或五氧化二钒。
9.如权利要求6所述的电催化氧化处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于，加入M源的同时还加入表面活性剂。
10.如权利要求9所述的电催化氧化处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵和α-烯基磺酸钠，所述十六烷基三甲基溴化铵和α-烯基磺酸钠的重量比为1-5：1-5。
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