紫外光協同電Fenton體系降解有機廢水的方法及設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境保護和污水處理領域，具體涉及一種紫外光協同電Fenton體系降解待處理的含有污染物的廢液的方法及設備。
【背景技術】
[0002]隨著印染工業(yè)的迅速發(fā)展，隨之產生大量染料廢水，染料分子結構比較穩(wěn)定，難于生物降解，并且在氧化還原過程中還可能產生具有致癌作用的芳香胺，若不進行有效處理，會給水體環(huán)境帶來污染。傳統的高級氧化技術，如Fenton氧化法和光催化法，雖然可以有效降解染料廢水，但其降解效率較低，處理后廢水的總有機碳含量普遍偏高。
[0003]因此，本領域迫切需要開發(fā)一種同時能夠快速、高效降解有機染料廢水的紫外光協同電Fenton體系降解待處理的含有污染物的廢液的方法。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種同時能夠快速、高效降解有機染料廢水的紫外光協同電Fenton體系降解待處理的含有污染物的廢液的方法及其應用。
[0005]在本發(fā)明的第一方面，提供了一種紫外光協同電Fenton體系降解待處理的含有污染物的廢液的方法，在紫外光條件下，在紫外光協同電Fenton體系中，對待處理的含有污染物的廢液進行降解；
[0006]并且，所述的紫外光協同電Fenton體系包括:紫外光發(fā)生裝置、陰極電極、惰性陽極和電解質溶液，其中，所述陰極電極含有(a)聚四氟乙烯，和(b)石墨和/或碳納米管。
[0007]在另一優(yōu)選例中，所述(b)石墨和/或碳納米管與(a)聚四氟乙烯的質量比為100:1-1:1，較佳地為 50:1-3:1，更佳地為 25:1-10:1。
[0008]在另一優(yōu)選例中，所述陰極電極中，所述(b)石墨和/或碳納米管與(a)聚四氟乙烯的重量之和占陰極電極重量的90-100 %，較佳地95-100 %，更佳地97-99 %。
[0009]在另一優(yōu)選例中，所述碳納米管的純度彡98% (如98-99.99% )0
[0010]在另一優(yōu)選例中，所述碳納米管平均直徑為1-50 μ m，較佳地為2-40 μ m，更佳地為 10-30 μπι。
[0011]在另一優(yōu)選例中，所述碳納米管比表面積為50-500m2/g，較佳地為100_300m2/g。
[0012]在另一優(yōu)選例中，所述碳納米管選自下組:單壁碳納米管、多壁碳納米管、或其組入口 ο
[0013]在另一優(yōu)選例中，所述石墨為鱗片狀高純石墨。
[0014]在另一優(yōu)選例中，所述石墨純度彡99wt% (如99-99.99wt% )。
[0015]在另一優(yōu)選例中，所述石墨的平均直徑為10-100 μπι，較佳地為10-50 μπι，更佳地為 20-30μπι。
[0016]在另一優(yōu)選例中，所述惰性陽極為惰性貴金屬電極，較佳地為鈾電極。
[0017]在另一優(yōu)選例中，所述電解質溶液為硫酸鹽溶液，較佳地為硫酸鈉溶液、硫酸鉀溶液、硫酸銨溶液、或其組合。
[0018]在另一優(yōu)選例中，所述電解質溶液為含Fe2+鹽或Fe 3+鹽的硫酸鹽溶液，優(yōu)選地，所述Fe2+鹽為氯化亞鐵，硫酸亞鐵和/或硝酸亞鐵。
[0019]在另一優(yōu)選例中，所述電解質溶液中Fe2+的添加量為0.1-2.0mmol/L，較佳地為
0.3-1.8mmol/L，更佳地為 0.5-1.5mmol/L。
[0020]在另一優(yōu)選例中，所述紫外光發(fā)生裝置照射到所述紫外光協同電Fenton體系的紫外光強度為10-100 μ w/cm2,較佳地為20-80 μ w/cm2,更佳地為30-60 μ w/cm2。
[0021]在另一優(yōu)選例中，所述紫外光發(fā)生裝置為外照式紫外光發(fā)生裝置，采用光源為汞弧燈(220V, 35W)，燈管總長300mm,發(fā)光段長200mm,管徑20mm。
[0022]在另一優(yōu)選例中，所述含有污染物的廢液選自下組:染料廢水、制藥廢水、生活污水、或其組合。
[0023]在另一優(yōu)選例中，所述含有污染物的廢液為有機染料廢水。
[0024]在另一優(yōu)選例中，所述含有污染物的廢液為含有選自下組的有機染料的廢水:羅丹明B、孔雀綠、橙I1、或其組合。
[0025]在另一優(yōu)選例中，所述含有污染物的廢液的C0D為10_300mg/L，優(yōu)選為100_150mg/L。
[0026]在另一優(yōu)選例中，所述惰性陽極電極和陰極電極之間的電壓為2-10V/cm，較佳地3-6V/cm。
[0027]在另一優(yōu)選例中，所述陽極電極和陰極電極之間的距離為1 -6cm，較佳地為2-4cm。
[0028]在另一優(yōu)選例中，所述電Fenton體系還包括外加電源。
[0029]在另一優(yōu)選例中，所述外加電壓為1-10V，較佳地為2-7V，更佳地為3-4V。
[0030]在另一優(yōu)選例中，所述紫外光協同電Fenton體系(含或不含待處理的含有污染物的廢液)的pH范圍為2-5，較佳地所述有機廢水pH范圍為3-4。
[0031]在另一優(yōu)選例中，所述紫外光協同電Fenton體系溫度為6-45 °C，較佳地為10-35 °C，更佳地為 20-25 °C。
[0032]在另一優(yōu)選例中，所述方法包括如下步驟:
[0033](1)制備所述陰極電極，其中所述陰極電極含有(a)聚四氟乙烯，和(b)石墨和/或碳納米管；
[0034](2)將步驟(1)制得的陰極電極與惰性陽極以及電解質溶液組成Fenton體系，同時施加一定電壓和紫外光輻照。
[0035]在另一優(yōu)選例中，所述方法包括如下步驟(3):向所述紫外光協同電Fenton體系中添加所述待處理的含有污染物的廢液，在一定電壓下通電一段時間，對所述污染物進行降解。
[0036]在另一優(yōu)選例中，在所述步驟⑴中，包括如下步驟:將以下陰極電極原料進行混合，獲得第一混合物:碳納米管、聚四氟乙烯、乳化劑和C1-C6醇溶劑；以及對所述第一混合物進行燒結，從而制得所述的陰極電極。
[0037]在另一優(yōu)選例中，在所述步驟(1)中，包括如下步驟:取一定量的碳納米管，聚四氟乙烯，0P乳化劑和C1-C3醇溶劑混合形成膏體，將所述膏體碾壓成膜狀，附著在金屬網上，在液壓機上進行壓制，制得陰極電極，于丙酮溶液中浸泡一段時間除去電極表面殘留的乙醇和聚四氟乙烯。
[0038]在另一優(yōu)選例中，所述步驟(2)為:將步驟⑴得到的碳納米管電極為陰極，鉑片為陽極，含亞鐵鹽的硫酸鈉酸性溶液為電解質，施加直流穩(wěn)壓和紫外光輻照，形成紫外光協同電Fenton體系。
[0039]在另一優(yōu)選例中，所述的乳化劑為0P乳化劑。
[0040]在另一優(yōu)選例中，所述的乳化劑的用量為第一混合物總重量的0.01-1.0?〖％，較佳地為 0.03-0.6wt %，更佳地為 0.05-0.3wt %。
[0041]本發(fā)明第二方面，提供一種污染物處理裝置，所述裝置包括:紫外光協同電Fenton 體系。
[0042]在另一優(yōu)選例中，所述紫外光協同電Fenton體系包括:紫外光發(fā)生裝置、陰極電極、惰性陽極和電解質溶液，其中，所述陰極電極含有(a)聚四氟乙烯，和(b)石墨和/或碳納米管；
[0043]在另一優(yōu)選例中，所述裝置還包括曝氣裝置。
[0044]在另一優(yōu)選例中，所述裝置還包括攪拌裝置。
[0045]在另一優(yōu)選例中，所述裝置還包括污染物檢測裝置。
[0046]本發(fā)明第三方面，提供一種用本發(fā)明第二方面所述的裝置的用途，所述污染物處理裝置通過如本發(fā)明第一方面所述的方法，降解待處理的含有污染物的廢液。
[0047]應理解，在本發(fā)明范圍內中，本發(fā)明的上述各技術特征和在下文(如實施例)中具體描述的各技術特征之間都可以互相組合，從而構成新的或優(yōu)選的技術方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
【附圖說明】
[0048]圖1顯示了紫外光協同電Fenton體系N0.1對7g/L羅丹明B染料廢水降解的動力學曲線。
[0049]圖2顯示了紫外光協同電Fenton體系N0.2對5g/L孔雀綠染料廢水降解動力學曲線。
[0050]圖3顯示了紫外光協同電Fenton體系N0.3對5g/L孔雀綠染料廢水降解動力學曲線。
【具體實施方式】
[0051]本發(fā)明人通過廣泛而深入的研究，首次意外地發(fā)現了一種同時能夠快速、高效降解待處理的含有污染物的廢液的紫外光協同電Fenton體系。該體系將光催化和電化學氧化有機結合起來，提高了降解效率。在此基礎上完成了本發(fā)明。
[0052]術語說明
[0053]除非另外定義，否則本文中所用的全部技術與科學術語均具有如本發(fā)明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同含義。
[0054]如本文所用，在提到具體列舉的數值中使用時，術語“約”意指該值可以從列舉的值變動不多于1%。例如，如本文所用，表述“約100”包括99和101和之間的全部值(例如，99.1、99.2,99.3,99.4 等)。
[0055]如本文所用，術語“含有”或“包括(包含)”可以是開放式、半封閉式和封閉式的。換言之，所述術語也包括“基本上由…構成”、或“由…構成”。
[0056]紫外光協同電Fenton體系
[0057]Fenton法在處理難降解有機污染物時具有獨特的優(yōu)勢，是一種很有應用前景的廢水處理技術。
[0058]電Fenton方法主要依靠電化學方法通過犧牲陽極產生Fe3+或Fe 2+及通過電化學方法使溶解氧轉換為氧化劑H202構成Fenton試劑組分，也可外加Fe 3+/Fe2+及Η 202組成Fenton體系，促使Fe3+/Fe2+的循環(huán)及Η 202轉化為輕基自由基而提高Fenton反應氧化降解有機污染物的效率。
[0059]而光電Fenton技術主要是在電Fenton的體系的基礎上引入不同光源(包括紫外光、可見光或太陽光)協同催化有機物的降解，紫外光主要可促Fe