石墨烯电极和光电Feton协同降解有机染料废水的方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯电极和光电Feton协同降解有机染料废水的方法，首先将石墨和变价金属氧化物混合，依次向其中加入乳化剂、无水乙醇和聚四氟乙烯，超声作用使其分散均匀，直至混合形成凝聚状的膏体；然后将所得膏体碾压成膜，并将其附着在镍网上，在一定的压力下压制成电极，除去电极表面残留物；将浸泡后的电极放置在红外箱中烘干得石墨复合电极；将石墨复合电极作为阴极，铁片作为阳极，开启光照装置用太阳光照射电解槽对有机染料废水进行降解。本发明专利技术将太阳光添加到电Fenton反应中形成光电Fenton体系，应用到染料废水处理实践中，该方法提高了对染料废水的降解能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机染料废水处理
，具体涉及一种石墨烯电极和光电Feton协同降解有机染料废水的方法。
技术介绍
电Fenton高级氧化技术可以用来处理染料废水和各种有毒有机污染物。Fenton反应中生成的羟基自由基活性大，氧化电位高，可以直接将有机物氧化矿化，生成水、二氧化碳和无机离子，电Fenton体系主要是在通电情况下，在阴极区电催化生产H2O2，在溶液中与变价金属离子(如Fe3+/Fe2+等)反应生成强氧化剂羟基自由基(·OH)，·OH活性高，氧化能力强，可以有效降解甚至矿化有机有毒污染物。然而，单纯的依靠电Fenton氧化技术对染料废水的降解效果差。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中存在的染料废水降解效果差的技术问题，本专利技术提出了一种石墨烯电极和光电Feton协同降解有机染料废水的方法，将太阳光添加到电Fenton反应中形成光电Fenton体系，应用到染料废水处理实践中，该方法提高了对染料废水的降解能力。其技术解决方案包括：一种降解有机染料废水的方法，依次包括以下步骤：第一步、准备电解装置，包括电解槽、位于电解槽内的电解质及两个电极，其中，以铁片作为阳极，以石墨复合电极作为阴极，所述电解槽内设置磁力搅拌器；第二步、在所述电解装置旁边设置光照装置，开启光照装置用太阳光照射所述电解槽，向所述电解槽内加入有机染料废水，开启磁力搅拌器，控制电压为3～4V，有机染料废水的pH为3～5，在室温下对有机染料废水进行降解。作为本专利技术的一个优选方案，上述石墨复合电极的制备方法包括：首先，将石墨和变价金属氧化物混合，依次向其中加入乳化剂、无水乙醇和聚四氟乙烯，超声作用使其分散均匀，直至混合形成凝聚状的膏体；其次，将所得膏体碾压成厚度为2～3mm的膜，并将其附着在镍网上，在一定的压力下压制成电极，将该电极在有机溶剂中浸泡除去表面残留物；最后，将浸泡后的电极放置在红外箱中，设置温度80℃保温2h，即得石墨复合电极。优选的，选用可见光照射所述电解槽，可见光为外照式。优选的，变价金属氧化物为MnO2、纳米Fe3O4或纳米Cu2O。优选的，在10～30MPa的压力下压制成电极。优选的，上述有机溶剂为丙酮溶液。优选的，上述无水乙醇与聚四氟乙烯的体积比为1～2:1。与现有技术相比，本专利技术将可见光或者太阳光添加到电Fenton反应中形成光电Fenton体系中，应用到染料废水处理中，在可见光辐照下可以敏化染料，染料分子可以被分解成小分子和无机离子；以导电性良好，析氢电位较高的石墨为基体阴极制备材料，在不牺牲H2O2产率的基础上，将变价金属氧化物与石墨复合，制备石墨复合电极，通过将自制的石墨复合电极作为阴极，其产生H2O2的电催化效率高，在电Fenton体系中，阴极新生成的H2O2可直接与金属氧化物发生异相Fenton反应，扩展电Fenton体系的污水处理pH范围，操作简单，条件易控。本专利技术将电Fenton高级氧化技术与光催化有机结合起来，二者可以协同催化降解有机染料废水，可见光可以敏化染料，具有明显的协同催化作用，光电Fenton体系有效提高染料废水的矿化程度。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明：图1为本专利技术所采用的装置图；图2为本专利技术实施例1中在暗反应、可见光光催化、电Fenton体系和光电Fenton体系对7g/L罗丹明B染料废水降解动力学曲线图；图3为本专利技术实施例3在不同压片压力(分别为10MPa、20MPa、25MPa、30MPa)下对染料废水降解速率的影响图；图1中，1、光照装置，2、电解槽，3、阳极-铁片，4、阴极-石墨复合电极，5、直流电源，6、磁力搅拌器。具体实施方式本专利技术提出了一种石墨烯电极和光电Feton协同降解有机染料废水的方法，为了使本专利技术的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本专利技术做详细说明。如图1所示，本专利技术所采用的装置，包括光照装置1、电解装置2和磁力搅拌器6，其中，光照装置1位于电解装置旁边，它提供光源照射电解装置2，光源可以模拟太阳光，也可以为可见光，电解装置包括电解槽2、位于电解槽2内的阳极-铁片3和阴极-石墨复合电极4、及位于电解槽上方的直流电源5，在电解槽2通过磁力搅拌器6对预通入其中的有机染料废水进行充分搅拌。下面结合上述装置以及实施例对本专利技术做进一步说明。实施例1：本专利技术，降解有机染料废水的方法，具体包括以下步骤：首先制备石墨复合电极，称取10g石墨，加入2滴“OP”乳化剂、3mL无水乙醇和1.0g聚四氟乙烯，超声使分散均匀，直至混合物形成凝聚状膏体，将膏体碾压成约为2mm的膜，附着在不锈钢网上，在30MPa压力下压制得电极，于丙酮溶液中浸泡2h除去电极表面残留的乙醇和“OP”乳化剂；红外箱中80℃保温2h，即制成石墨电极，其最终尺寸：底面积×高＝1.0cm2×5mm；其次，将制备好的石墨复合电极作为阴极，铁片作为阳极，向电解槽内投罗丹明B染料废水，罗丹明B染料废水的投加量为7g/L，电Fenton体系外加电压为3V，用硫酸调节染料废水的pH为3.5，可见光为外照式，采用光源为模拟太阳光，废水处理在室温搅拌下进行；最后，分别进行暗反应、可见光光催化、电Fenton体系(不加光，通电，搅拌)和光电Fenton体系(可见光辐照，通电，搅拌)实验，降解动力学曲线见图2。降解结果：120min内对孔雀绿的去除率分别为0.3％，3.5％、78.5％和99.7％，光电Fenton体系可大大提高对罗丹明B染料废水的去除效率。实施例2：本专利技术，降解有机染料废水的方法，具体包括以下步骤：制备石墨烯复合电极，称取8g石墨烯，加入1滴“OP”乳化剂、2mL无水乙醇和1.0g聚四氟乙烯，超声使分散均匀，直至混合物形成凝聚状膏体，将膏体碾压成约为2mm的膜，附着在不锈钢网上，在20MPa压力下压制得电极，于丙酮溶液中浸泡2h除去电极表面残留的乙醇和“OP”乳化剂；红外箱中80℃保温2h，即制成石墨电极，其最终尺寸：底面积×高＝1.0cm2×5mm；将制备好的石墨烯电极为阴极，铁片为阳极，罗丹明B染料废水的投加量为5g/L，电Fenton体系外加电压为4V；硫酸调节pH为3.5，太阳光辐照，废水处理在室温搅拌下进行。降解结果：80min内对罗丹明B的去除率分别为97.5％。实施例3：本专利技术，降解有机染料废水的方法，具体包括以下步骤：称取8.5g石墨烯，加入1滴“OP”乳化剂、2.5mL无水乙醇和1.0g聚四氟乙烯，超声使分散均匀，直至混合物形成凝聚状膏体，将膏体碾压成约为2mm的膜，附着在不锈钢网上，在不同压力下压制得石墨烯电极，于丙酮溶液中浸泡2h除去电极表面残留的乙醇和“OP”乳化剂，红外箱中80℃保温2h，即制成石墨电极，其最终尺寸：底面积×高＝1.0cm2×5mm；将制备好的高纯石墨电极为阴极，铁片为阳极，甲基橙染料废水的投加量为4g/L，电Fenton体系外加电压为4V；硫酸调节pH为3.0，太阳光辐照，废水处理在室温搅拌下进行。120min内对甲基橙废水的去除率为98.6％。分别在10MPa、20MPa、25MPa、30MPa压片压力下对染料废水降解，降解速率的影响图见图3。需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员所做出的任何等同方式，或明显变型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降解有机染料废水的方法，其特征在于，依次包括以下步骤：第一步、准备电解装置，包括电解槽、位于电解槽内的电解质及两个电极，其中，以铁片作为阳极，以石墨复合电极作为阴极，所述电解槽内设置磁力搅拌器；第二步、在所述电解装置旁边设置光照装置，开启光照装置用太阳光照射所述电解槽，向所述电解槽内加入有机染料废水，开启磁力搅拌器，控制电压为3～4V，有机染料废水的pH为3～5，在室温下对有机染料废水进行降解。

【技术特征摘要】
1.一种降解有机染料废水的方法，其特征在于，依次包括以下步骤：第一步、准备电解装置，包括电解槽、位于电解槽内的电解质及两个电极，其中，以铁片作为阳极，以石墨复合电极作为阴极，所述电解槽内设置磁力搅拌器；第二步、在所述电解装置旁边设置光照装置，开启光照装置用太阳光照射所述电解槽，向所述电解槽内加入有机染料废水，开启磁力搅拌器，控制电压为3～4V，有机染料废水的pH为3～5，在室温下对有机染料废水进行降解。2.根据权利要求1所述的降解有机染料废水的方法，其特征在于，所述石墨复合电极的制备方法包括：首先，将石墨和变价金属氧化物混合，依次向其中加入乳化剂、无水乙醇和聚四氟乙烯，超声作用使其分散均匀，直至混合形成凝聚状的膏体；其次，将所得膏体碾压成厚度为2～3mm的膜，并将...

【专利技术属性】
技术研发人员：程庆利，刘栓，陶彬，张卫华，刘全祯，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，
类型：发明
国别省市：山东;37