一种过氧化氢发生器及用于有机废水电芬顿处理的方法技术

本发明专利技术提出了一种H2O2发生器，具有高效、节能的特点。其基本构型是空气扩散阴极置中间的双电极结构，且阴、阳电极平行放置。与传统的单电极H2O2发生器相比，该H2O2发生器不仅能产生较高浓度的H2O2，而且电耗可降低60％以上。以此H2O2发生器为基础的电芬顿技术对较宽浓度范围的有机废水均有较好的处理效果，可作为难降解有机废水预处理或深度处理。

【技术实现步骤摘要】
一种新型过氧化氢发生器及用于有机废水电芬顿处理的方 法
本专利技术属于环境工程
，主要涉及一种新型过氧化氢发生器的构型设计以 及将此发生器应用于有机废水的电芬顿处理。
技术介绍
电芬顿主要利用电化学阴极还原产生过氧化氢（H2O2)，并在外加铁盐等催化剂条 件下形成具有强氧化性的羟基自由基，从而无选择性的降解有机污染物。因其高效、环境友 好等特点，在化工、染料、制药等难降解废水的处理方面显示了较好的应用前景。利用电芬 顿技术对有机废水处理的优劣程度主要取决于高效阴极，阴极H 2O2的产量越大、电流效率 越高越有利于提升处理能效。研究表明，碳材料是产H2O 2的良好材料，常用的阴极材料包 括：石墨、碳毡、碳海绵、发泡玻璃碳、碳纤维、碳纳米管以及气体扩散电极（⑶E)等。由于常 规条件下，氧气在水溶液中的溶解度较低，从而影响了阴极电化学还原性能，而GDE克服了 低溶解氧对H 2O2产量的限制，被认为是产H2O2的最佳电极。 但目前使用的电芬顿系统中，GDE通常采用单电极结构，且阴极面朝下，此构型不 仅影响阴阳两极之间电子的传质和反应，更增加了处理的电耗。并且，这种两电极不平行放 置的体系也极大的影响了该技术的放大和应用。因此，如何创新阴阳两极平行放置的高效 ⑶E，构建新型H 2O2发生器并应用于污染物的电芬顿处理十分有必要。
技术实现思路
本专利技术的新型H2O2发生器：圆筒型密封的气体扩散阴极置于反应器中间，由一个 空气进气口、一个出气口和两个以导线相连的气体扩散电极片构成。该阴极与两片阳极平 行放置，两极间距为〇. 3-3cm。过氧化氢发生过程，通过调节空气流量0. 05-0. 8L/min和阴 极电流密度5-lOOmA/cm2控制产过氧化氢产量。 本专利技术处理有机废水的方法如下：将有机废水调节pH值为2-5,并加入亚铁 0. 1-lmM，启动该新型H2O2发生器，根据废水水质控制合适空气流量、阴极电流密度，即可进 行废水处理。 本专利技术具有以下的突出特点和有益效果： (1)该新型的H2O2发生器可以高效地产生高浓度的H 2O2。在电流密度为50mA/cm2、 pH = 7条件下，3h后H2O2产量高达2000mg/L以上。 (2)该新型H2O2发生器较传统单电极H2O 2发生器更高效节能，产H2O2的单位电耗 不到为传统发生器的36%。 (3)以该新型的H2O2发生器为基础的电芬顿系统对有机废水浓度适应范围广，既 可用作低浓度废水的深度处理，也可用于较高浓度废水的预处理。 【附图说明】 图1为新型H2O2发生器构型 图2为新型H2O2发生器与传统H2O2发生器的H 2O2产量及电流效率对比 图3为不同浓度酒石黄废水的电芬顿处理效果 【具体实施方式】 本专利技术通过以下实例结合附图进一步详述。 (1)本专利技术的新型H2O2发生器的构型 新型H2O2发生器的构型图如图1所示。圆筒型密封的气体扩散阴极置于反应器中 间，由一个空气进气口、一个出气口和两个以导线相连的气体扩散电极片构成。该阴极与两 片阳极平行放置。过氧化氢发生过程，通过调节空气流量和阴极电流密度控制产过氧化氢 产量。 (2)新型H2O2发生器与传统的H2O 2发生器的比较 该实例比较了新型H2O2发生器与传统的H2O2发生器在各个方面的效果。实验条件 如下：体积为200mL，pH = 7,电解质为0. 05M无水硫酸钠，空气流速为0. 5L/min，电流密度 为7. ImA/cm2。如图2, 3h后，新型H2O2发生器可产生的H2O2量为566mg/L，而传统的H 2O2发 生器的H2O2产量只有487mg/L。如表1所示，相同电流密度下（7. ImA/cm2)，传统的H2O2发生 器产单位过氧化氢的电耗为24kWh/kg，而新型H 2O2发生器却仅为8. 6kWh/kg，不及传统H2O2 发生器的36%，大大节约了电耗；此外，新型H2O2发生器的电流效率比传统的H2O 2发生器要 高 10% -20%。 表1新型与传统过氧化氢发生器的能效对比 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型H2O2发生器的构型。圆筒型密封的气体扩散阴极置于反应器中间，由一个空气进气口、一个出气口和两个以导线相连的气体扩散电极片构成。该阴极与两片阳极平行放置，两极间距为0.3‑3cm。过氧化氢发生过程，通过调节空气流量0.05‑0.8L/min和阴极电流密度5‑100mA/cm2控制产过氧化氢产量。

【技术特征摘要】
1. 一种新型H2o2发生器的构型。 圆筒型密封的气体扩散阴极置于反应器中间，由一个空气进气口、一个出气口和两个 以导线相连的气体扩散电极片构成。该阴极与两片阳极平行放置，两极间距为〇.3-3cm。过 氧化氢发生过程，通过调节空气流量〇. 05-0. 8L/min和阴极电流密度5-lOOmA/cm2...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明华，于新民，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津;12