利用三維電極—電芬頓耦合處理印染廢水的方法與流程
2023-10-25 11:25:23 1
本發明屬於水處理領域，涉及一種利用三維電極—電芬頓耦合處理印染廢水的方法。
背景技術：
印染廢水的成分複雜，色度高，有機汙染物含量大，難降解，是難處理工業廢水的一種。我國染料年產量居世界首位，佔世界總產量的40％左右。據測算，我國每年約有7.56-15.12萬噸染料隨廢水直接進入水體環境，若不進行適當的處理將對環境造成嚴重危害。
目前，處理印染廢水的方法主要包括物理法、化學法和生物法三大類。電化學氧化法屬於化學方法的一種，它利用自身電化學反應產生的強氧化性自由基羥基自由基(·OH)氧化廢水中的有機物質，使其分解為小分子有機物，甚至降解為水和二氧化碳。由於該技術具有佔地面積小，可在常溫常壓下進行，操作靈活，環境友好並且可以與其他方法聯用等優點，近年來受到研究者的廣泛關注。相對於常規的二維電極—電芬頓系統，三維電極—電芬頓耦合處理系統電極的表面積和電解槽的面積比大大增加，由於填充粒子的存在，物質傳質效果得到極大改善，提高了電化學氧化的電流效率。
技術實現要素：
本發明針對現有技術的不足，提出一種二元混合粒子作為第三電極，從而增大反應電流，提高去除效率的三維電極—電芬頓耦合處理印染廢水的方法。
本發明是這樣實現的：
一種利用三維電極—電芬頓耦合處理印染廢水的方法，陽極和陰極分別為平板鐵和多孔碳電極，同時施加直流穩壓，活性炭和納米鐵二元混合粒子電極作為第三電極，通過曝氣系統和攪拌裝置對系統進行曝氣並攪拌，這些構成三維電極—電芬頓體系，將印染廢水置於該三維電極—電芬頓體系中進行處理。
所述陰陽兩極採用板式電極，極板間距為7-9cm。
所述直流穩壓電壓為14-20V。
所述活性炭和納米鐵二元混合粒子電極由粒徑3mm的活性炭柱與納米鐵粒子以質量比3:1混合而成，二元混合粒子的填充量為25-40g/L。
所述曝氣系統曝氣強度為0.8-1.0L/min。
所述三維電極—電芬頓體系中投加濃度為5g/L的硫酸鈉(Na2SO4)電解質。
所述三維電極—電芬頓體系的pH值控制在3-4範圍內。
本發明的優點是：
本發明的陰陽兩極採用板式電極，增大了電極的表面積，在保持電流密度一致的條件下，板式電極電壓可調節的範圍更大。兩極板之間會形成一個勻強電場，電場線平行且等距，而極棒間的電場分布則是曲線。
本發明的第三電極採用活性炭和納米鐵二元混合電極，納米鐵粒子輔助鐵陽極產生Fe2+，活性炭的導電性較高、能在強酸強鹼容易中穩定保持、流體通過性較好，二元三維電極要比單一三維電極的電流效率高。
附圖說明
圖1為三維電極—電芬頓耦合處理印染廢水的設備示意圖。
圖2為三維電極—電芬頓耦合處理印染廢水的設備圖。
具體實施方式
下面結合說明書附圖1-2及附圖標記對本發明進一步詳細說明。
一種利用三維電極—電芬頓耦合處理印染廢水的方法，其特徵在於：陽極和陰極分別為板式電極(平板鐵或鐵網)和多孔碳電極，同時施加直流穩壓，活性炭和納米鐵二元混合粒子電極作為第三電極，通過曝氣系統和攪拌裝置對系統進行曝氣並攪拌，構成三維電極—電芬頓體系，將印染廢水置於該三維電極—電芬頓體系中進行處理。
所述陰陽兩極採用板式電極，極板間距為7-9cm。
所述直流穩壓電壓為14-20V。
所述活性炭和納米鐵二元混合粒子電極由粒徑3mm的活性炭柱與納米鐵粒子以質量比3:1混合而成，二元混合粒子的填充量為25-40g/L。
所述曝氣系統採用曝氣強度為0.8-1.0L/min設備；
所述三維電極—電芬頓體系中投加濃度為5g/L的硫酸鈉(Na2SO4)電解質。
所述三維電極—電芬頓體系的pH值控制在3-4範圍內。
本方法的原理是：陽極氧化反應產生的二價鐵離子和陰極還原反應產生的過氧化氫反應生成強氧化性物質羥基自由基，反應式如下：式一，式二和式三；
Fe－2e—＝Fe2+ 式一
O2+2H+2e—＝H2O2 式二
Fe2++H2O2＝·OH+OH—+Fe3+ 式三
羥基自由基與印染廢水中的有機物反應，達到去除汙染物質的目的。
一種利用三維電極—電芬頓耦合處理印染廢水的設備，包括：反應器1，平板電極2，多孔碳電極3，粒子電極4，曝氣裝置5，電動攪拌機6，直流電源7，超聲波發射器8；
所述反應器1內裝有印染廢水，在反應器1內設有平板電極2、多孔碳電極3以及粒子電極4；
並且反應器1還設有曝氣裝置5和電動攪拌機6；
所述平板電極2與外部直流電源7正極端連接；所述多孔碳電極3外部直流電源7負極端連接；
所述曝氣裝置5與空氣壓縮機連接；
所述電動攪拌機6前端設有葉片，末端與交流電源連接；
所述反應器1置於超聲波發射器8上。
將印染廢水置於該三維電極—電芬頓體系中，投加電解質Na2SO4，濃度為5g/L，控制溶液pH值在3-4範圍內，啟動電源、曝氣裝置和攪拌裝置對印染廢水進行處理。