一種新型電?芬頓體系制造技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種基于新型電解質(zhì)的電?芬頓體系，用于高效去除難降解有機(jī)廢水。該系統(tǒng)組成為：8?cm?×?4?cm的鐵片為陽(yáng)極，相同面積的碳?xì)譃殛帢O，三聚磷酸鈉（STTP）為電解質(zhì)，并通入流量為1.8L/min的氧氣，用0.1?M的硫酸調(diào)節(jié)pH至6，工作電流為0.5mA。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)利用三聚磷酸鈉與Fe2+發(fā)生的絡(luò)合反應(yīng)，對(duì)傳統(tǒng)的電?芬頓系統(tǒng)進(jìn)行了改良。由于生成的絡(luò)合物與氧氣或超氧根能夠生成過(guò)氧化氫，從而保證了體系高效的氧化能力，確保系統(tǒng)有更多的羥基自由基供給，很大程度上提高系統(tǒng)的降解效率。同時(shí)，寬的pH適宜范圍擴(kuò)展了體系的可利用性，減小運(yùn)行成本。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、操作容易、成本低、可控性好，為電?芬頓體系大規(guī)模應(yīng)用與廢水處理提供了技術(shù)支撐。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及廢水處理
，具體涉及一種能夠更高效地降解有機(jī)廢水的電-芬頓體系。
技術(shù)介紹
電-芬頓法是利用·OH的強(qiáng)氧化性能對(duì)水中有機(jī)物進(jìn)行降解的，主要反應(yīng)方程式如下：O2+2H++2e-→H2O2(1)H2O2+Fe2+→Fe3++·OH+OH-(2)Fe3++e-→Fe2+(3)該方法具有操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)時(shí)間短、污染物降解高效的特點(diǎn)而倍受關(guān)注。由于體系中Fe2+/Fe3+的循環(huán)很大程度上決定著系統(tǒng)的降解速率。當(dāng)反應(yīng)過(guò)程中Fe2+/Fe3+，不能重新還原為Fe2+時(shí)，則無(wú)法與過(guò)氧化氫反應(yīng)生成·OH，致使系統(tǒng)氧化性能降低；過(guò)多的Fe3+與水中OH-生成Fe（OH）3沉淀析出，對(duì)水樣產(chǎn)生二次污染。因此在傳統(tǒng)電-芬頓體系運(yùn)行時(shí)，為防止鐵泥的析出，需要將其pH調(diào)整至3左右，這既限制了體系的實(shí)際應(yīng)用，又增加了藥劑用量，增加了處理成本。人們?cè)噲D從各方面進(jìn)行改良，如：將對(duì)陰極材料進(jìn)行改性等，但并沒(méi)有取得理想的效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)針對(duì)傳統(tǒng)電-芬頓法的不足，提供一種利用三聚磷酸鈉作為電解質(zhì)的電-芬頓系統(tǒng)，改良后的電-芬頓體系能夠更高效地處理有機(jī)廢水。為達(dá)到上述目的，本專(zhuān)利技術(shù)的技術(shù)方案是：一種新型電-芬頓系統(tǒng)，取50mL的有機(jī)廢水，向其中加入三聚磷酸鈉（STTP），其濃度為5mM，將反應(yīng)池置于磁力攪拌器上進(jìn)行充分?jǐn)嚢枰环昼姡〕龊笥?.1M的硫酸調(diào)節(jié)pH值至6。在室溫條件下，用鐵電極為陽(yáng)極，用的碳?xì)譃殛帢O，組成無(wú)隔膜的電-芬頓系統(tǒng)，陰極和陽(yáng)極之間的電極間距是3cm；電解陽(yáng)極采用直徑為4mm、長(zhǎng)9cm的鐵釘，陰極采用8cm×2cm的碳?xì)郑瑫r(shí)通入氧氣，將電流調(diào)至0.5mA。與傳統(tǒng)電-芬頓系統(tǒng)相比，本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果如下：本專(zhuān)利技術(shù)中STPP的使用為分子氧提供了新的活化途徑，生成更多的過(guò)氧化氫，提高體系氧化能力。其次，STPP還可以抑制系統(tǒng)中電子還原H+，使更多電子用于Fe3+的還原。最重要的是，STPP的存在避免體系中Fe3+過(guò)多時(shí)，生成Fe（OH）3沉淀。同時(shí)，拓寬了體系的pH范圍，這為電-芬頓體系的實(shí)際應(yīng)用提供保障。說(shuō)明書(shū)附圖：圖1是采用不同電解質(zhì)進(jìn)行降解的對(duì)照試驗(yàn)結(jié)果；圖2是不同PH值條件下進(jìn)行降解的對(duì)照試驗(yàn)結(jié)果。具體實(shí)施方式本專(zhuān)利技術(shù)提出的理論依據(jù)是：克服系統(tǒng)中Fe2+/Fe3+循環(huán)的障礙、改善體系可應(yīng)用的pH范圍，就可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率有質(zhì)的提升。體系的作用原理如下：在氧化過(guò)程中陽(yáng)極析出大量Fe2+，氧化了過(guò)氧化氫生成羥基自由基，自身還原成Fe3+。STPP與過(guò)量的Fe2+發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)生成絡(luò)合物，該絡(luò)合物可與水中·O2-、O2和H+反應(yīng)生成H2O2。2Fe(Ⅱ)-STPP+O2+2H+=Fe(Ⅲ)-STPP+H2O2(1)Fe(Ⅱ)-STPP+O2=Fe(Ⅲ)-STPP+·O2-(2)Fe(Ⅱ)-STPP+·O2-+2H+=Fe(Ⅲ)-STPP+H2O2(3)實(shí)施例：一種新型電-芬頓系統(tǒng)：取50ml有機(jī)廢水，并投入0.092g三聚磷酸鈉，將反應(yīng)池放置于磁力攪拌器中勻速攪拌一分鐘后取出，用0.1M的硫酸調(diào)節(jié)pH至6。在室溫條件下，用鐵電極為陽(yáng)極，用的碳?xì)譃殛帢O，組成無(wú)隔膜的電-芬頓系統(tǒng)，陰極和陽(yáng)極之間的電極間距是3cm。電解陽(yáng)極采用直徑為4mm、長(zhǎng)9cm的鐵釘，陰極采用8cm×2cm的碳?xì)郑瑫r(shí)用空氣泵通入空氣，將電流大小調(diào)整至0.5mA。上述實(shí)施例構(gòu)成的本專(zhuān)利技術(shù)體系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，設(shè)定降解周期為一小時(shí)，定時(shí)取樣測(cè)定水中有機(jī)物降解率。對(duì)照試驗(yàn)1分別利用硫酸鈉，乙二胺四乙酸作為電解質(zhì)進(jìn)行降解，其他條件不變。圖1為三組試驗(yàn)的處理結(jié)果。由圖1可以看出，降解經(jīng)歷一小時(shí)后，三聚磷酸鈉作電解質(zhì)的降解率高達(dá)96%左右，而硫酸鈉，乙二胺四乙酸分別只有60%和80%左右。對(duì)照試驗(yàn)2分別利用0.1M的硫酸調(diào)節(jié)pH至4、8、10、12，其他條件不變。圖2為五組試驗(yàn)的處理結(jié)果。由圖2可以看出，在降解周期內(nèi)的任何時(shí)刻，pH=6的系統(tǒng)降解率均高于其他酸度的系統(tǒng)降解率。完成一小時(shí)的降解后，溶液pH=4、6、8、10、12的降解率分別為91%、96%、95%、88%、75%左右。綜上，Ph=6時(shí)系統(tǒng)降解率最高。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種新型電?芬頓系統(tǒng)，其特征在于：取50?mL的有機(jī)廢水，向其中加入三聚磷酸鈉（STTP），其濃度為5?mM，將反應(yīng)池置于磁力攪拌器上進(jìn)行充分?jǐn)嚢枰环昼姡〕龊笥?.1M的硫酸調(diào)節(jié)pH值至6；在室溫條件下，用鐵電極為陽(yáng)極，用的碳?xì)譃殛帢O，組成無(wú)隔膜的電?芬頓系統(tǒng)，陰極和陽(yáng)極之間的電極間距是3?cm；電解陽(yáng)極采用直徑為4mm、長(zhǎng)9cm的鐵釘，陰極采用8cm×2cm的碳?xì)郑瑫r(shí)通入氧氣，將電流調(diào)至0.5mA。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種新型電-芬頓系統(tǒng)，其特征在于：取50mL的有機(jī)廢水，向其中加入三聚磷酸鈉（STTP），其濃度為5mM，將反應(yīng)池置于磁力攪拌器上進(jìn)行充分?jǐn)嚢枰环昼姡〕龊笥?.1M的硫酸調(diào)節(jié)pH值至6；在室溫條件...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王宇晶，高櫻，劉金濤，吳小寧，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：西安工業(yè)大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：陜西;61