一種耦合了有機膜和電芬頓催化技術的污水處理方法技術

一種耦合了有機膜和電芬頓催化技術的污水處理方法，屬于環境工程中污水處理技術領域。其特征是陰極膜為導電聚合物改性有機織物膜，陽極為不銹鋼網，在適宜電場、溶解氧、pH值、亞鐵離子濃度條件下在膜附近形成芬頓試劑，并通過膜過濾使反應液循環，將芬頓試劑分散在體系中?？舍槍ξ鬯攸c，對陰極膜種類、尺寸、電壓等進行優化。在廢水處理微生物燃料電池中產電微生物利用廢水產電，有機膜作陰極用從陽極傳送的電子還原氧，形成過氧化氫引發芬頓反應降解污染物。本發明專利技術的效果和益處是結合有機膜分離和電芬頓催化技術，降低膜組件的污染和負荷，膜過濾加強污染物與膜電極的有效接觸和反應，并去除不易降解的大顆粒污染物。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于環境工程
，涉及到污水處理及中水回用技術，特別涉及到具有催化功能的有機導電膜的膜過濾與電芬頓降解污染物聯用技術。
技術介紹
膜技術在污水處理領域具有廣闊的市場前景，為了獲得更好的污水處理效果，將膜技術與其他技術耦合是研究熱點，膜技術和高級氧化技術結合可以提高廢水處理的效率。目前，結合催化和膜技術往往是將粉末狀催化劑投入到反應器中，使其與水體污染物接觸反應，并通過膜過濾回收催化劑。這種方法提高了處理水樣的濁度，容易導致膜孔堵塞、膜污染、通量降低，而且嚴格的操作條件和膜老化也限制了該技術的推廣應用。直接將具有催化功能的改性物 質附著并固定在有機膜表面，制備出自身具有催化功能的復合有機膜能有效解決這一問題。非過濾膜方式下的電極，沒有溶液通過電極內部，存在溶解氧和雙氧水等反應物或反應產物傳質的局限，導致反應效率低。催化復合膜具有良好的電子傳導性，在反應器中作為電芬頓反應的陰極材料，耦合了膜分離和電芬頓催化技術，是一種具有廣闊應用前景的污水處理技術。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供，將催化劑復合固定在導電膜上，解決了導電膜功能化的問題，也解決了膜技術與高級氧化技術結合過程中產生的水樣濁度升高、膜孔堵塞、膜污染、通量降低問題，特別是對由于傳質不佳導致的膜老化問題和反應效率低的問題，本專利技術的技術方案是:，分為陰極電芬頓催化和膜過濾兩個工藝步驟。接通電源后，反應器中的溶解氧在膜陰極表面得到電子，并與水中的H+結合生成H2O2, H2O2與水樣中的Fe2+構成芬頓試劑。通過膜過濾循環水流，膜表面的高濃度H2O2隨水流擴散到反應器中，并不斷消耗和降解污染物。持續曝氣保證了體系中溶解氧的濃度，H2O2不斷形成和得到補充，使得整個電芬頓催化降解一膜過濾工藝運轉。，針對不同水樣水質特點，調節陰極膜組件種類、尺寸，附加電壓大小等條件，獲得最佳處理效果。向待處理水樣中添加鹽酸、硫酸鈉、亞鐵鹽調節水樣導電性、PH值等參數，將一定尺寸的催化導電膜組件置于反應器中，并通過導線連接直流電源陰極，不銹鋼網作為反應體系的陽極。膜組件通過蠕動泵控制膜通量抽吸反應器中的水樣，并將出水管導回反應器形成循環進出水。反應器通過曝氣泵和氣體流量計的運行不斷獲得溶解氧。，用在廢水處理的微生物燃料電池中，導電催化有機膜作為陰極，水溶液以過濾方式流過陰極膜，由微生物利用廢水中的自持能量，降解污染物而產電，通過陽極和外電路向陰極持續的供給電子，陰極上電子還原溶解氧形成過氧化氫，與水中的亞鐵離子發生反應引發芬頓反應去除污染物。本專利技術的效果和益處是結合了有機膜分離和電芬頓催化技術，針對不同水體污染物，可以選用不同的改性導電膜電極和電場條件，電芬頓催化作為膜分離過程的前處理工藝，降低了膜組件的工作負擔，有助于減緩膜污染；而膜分離技術可以加強污染物與催化電極的有效接觸并去除不易催化降解的大顆粒水，提高了過濾后的水質。附圖說明附圖是耦合了有機膜和電芬頓催化技術的污水處理工藝示意圖。圖中:1直流電源；2導線；3不銹鋼金屬陽極；4溶解氧；5水體污染物；6導電催化膜;7曝氣裝置;8氣體流量計；9導氣管;10蠕動泵;11進/出水管；12電子；13H202 ；14Fe2+；15反應器。具體實施例方式以下結合技術方案和附圖詳細敘述本專利技術的具體實施方式。實施例1微電場條件處理低濃度亞甲基藍染料廢水，待處理水樣，亞甲基藍溶液濃度5mg/L。制備石墨烯/聚吡咯改性聚酯織物改性導電催化膜，將膜組件置于反應容器內作為陰極，與膜組件等尺寸不銹鋼網做陽極，陰極與陽極間的距離為1cm。調節水樣參數，電解質Na2SO4 濃度 0.05mol/L, Fe2+ 濃度 0.2mmol/L, pH=4,曝氣量 0.2L/min,電場強度 E=lV/cm,膜通量100L/m2. !。接通直流電源，溶解氧在陰極膜表面形成H2O2，與Fe2+形成芬頓試劑，亞甲基藍分子在膜電極附近被催化降解；由于膜過濾作用，反應體系內的染料溶液被不斷抽吸至膜表面，與H2O2接觸并隨水流帶走過量的H2O2, H2O2擴散至整個反應器內部，形成更多的芬頓試劑。亞甲基藍被降 解，水樣變澄清。實施例2利用實施例1中的導電催化復合有機膜作為微生物燃料電池的陰極，當外接一定電阻時，微生物燃料電池陽極和陰極之間形成一定的電壓差，有電流流過外電路，在陰極上產生連續的電子流，通過催化層的催化作用，使溶解氧還權利要求1.，其特征包括如下步驟:(1)在反應器內，水中的溶解氧在陰極得到電子被還原生成H2O2,與液相中的Fe2+構成芬頓試齊U，催化降解水中污染物； (2)通過膜組件過濾水溶液，并設計循環進出水方式，膜表面的H2O2被流動的液體攜帶進行擴散和傳遞，同時與流體中的亞鐵離子和污染物混合并反應。2.根據權利要求1所述的，其特征在于針對不同處理水樣特點，變換陰極膜組件種類、尺寸，附加電壓大小參數進行條件優化。3.根據權利要求1和2所述的，其特征是在于陰極膜材料為導電聚合物改性有機織物膜，陽極材料為不銹鋼網。4.根據權利要求 1和2所述的，用在廢水處理的微生物燃料電池中，導電催化有機膜作陰極，水溶液以過濾方式流過陰極膜，由微生物利用廢水能量產電還原溶解氧形成過氧化氫，與亞鐵離子引發芬頓反應氧化降解去除污染物。全文摘要，屬于環境工程中污水處理
其特征是陰極膜為導電聚合物改性有機織物膜，陽極為不銹鋼網，在適宜電場、溶解氧、pH值、亞鐵離子濃度條件下在膜附近形成芬頓試劑，并通過膜過濾使反應液循環，將芬頓試劑分散在體系中?？舍槍ξ鬯攸c，對陰極膜種類、尺寸、電壓等進行優化。在廢水處理微生物燃料電池中產電微生物利用廢水產電，有機膜作陰極用從陽極傳送的電子還原氧，形成過氧化氫引發芬頓反應降解污染物。本專利技術的效果和益處是結合有機膜分離和電芬頓催化技術，降低膜組件的污染和負荷，膜過濾加強污染物與膜電極的有效接觸和反應，并去除不易降解的大顆粒污染物。文檔編號C02F1/72GK103193297SQ201310090838公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月20日 優先權日2013年3月20日專利技術者柳麗芬, 趙鳳, 楊鳳林 申請人:大連理工大學本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種耦合了有機膜和電芬頓催化技術的污水處理方法，其特征包括如下步驟：（1）在反應器內，水中的溶解氧在陰極得到電子被還原生成H2O2，與液相中的Fe2+構成芬頓試劑，催化降解水中污染物；（2）通過膜組件過濾水溶液，并設計循環進出水方式，膜表面的H2O2被流動的液體攜帶進行擴散和傳遞，同時與流體中的亞鐵離子和污染物混合并反應。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：柳麗芬，趙鳳，楊鳳林，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：發明
國別省市：