利用非均相电Fenton体系处理有机染料废水的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用非均相电Fenton体系处理有机染料废水的方法，其是以铂片作为阳极，以石墨复合电极作为阴极，向电解槽内加入有机染料废水，控制电压为3～7V对有机染料废水进行降解，其中的石墨电极是将石墨和变价金属氧化物复合制备得到。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及染料废水处理
，具体涉及一种利用非均相电Fenton体系处理有机染料废水的方法。
技术介绍
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。相对于经典Fenton体系，溶液中的H2O2可以在阴极区持续产生，同时，Fenton反应产生的Fe3+可以在阴极区还原为Fe2+，使Fenton反应得以持续，大大提高了Fenton反应的氧化效率。因此，电Fenton技术具有设备简单，操作容易，运行效率持续等优点，但是在处理废水过程中，还是需要调节废水的pH至酸性，约束了其工业化应用。如何提高电Fenton体系处理废水的pH范围是电Fenton技术的一个研究重点。
技术实现思路
为了解决上述利用Fenton体系处理废水的pH无法直接调节的技术问题，本专利技术提出了一种利用非均相电Fenton体系处理有机染料废水的方法，该方法阴极新生成的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。其技术解决方案包括：一种有机染料废水的处理方法，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，以铂片作为阳极，以石墨复合电极作为阴极；第二步、向所述电解槽内加入有机染料废水，控制电压为3～7V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。作为本专利技术的另一个优选方案，上述变价金属氧化物为MnO2、纳米Fe3O4或纳米Cu2O。优选的，在20～30MPa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。优选的，上述变价金属氧化物为纳米Fe3O4。与现有技术相比，本专利技术以导电性良好，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。本专利技术所形成的非均相电Fenton高级氧化技术处理有机废水，可以扩大传统Fenton体系的pH范围，在酸性、中性和弱碱性范围内对有机废水都有良好的去除效果，具有一定的工业推广价值。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步说明：图1为本专利技术实施例1不同外加电压对非均相电Feton体系降解5g/L四环素制药废水降解动力学曲线图；图2为本专利技术实施例2石墨复合四氧化三铁电极组成非均相电Fenton体系，在5V电压下降解5g/L四环素制药废水过程中H2O2浓度变化曲线图；图3为本专利技术实施例3石墨复合四氧化三铁电极组成非均相电Fenton体系对有机废水的循环降解曲线图。具体实施方式本专利技术公开了一种利用非均相电Fenton体系处理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。实施例1：本专利技术，有机染料废水的处理方法，具体包括以下步骤：取5g石墨和2.5g纳米MnO2，将它们放置在100mL烧杯中，接着向烧杯中依次加入100uL“OP”乳化剂、2mL无水乙醇和1mL聚四氟乙烯乳液，超声使其分散均匀，直至混合物形成凝聚状膏体；将膏体碾压成约为2mm的膜，附着在镍网上，在20MPa压力下压制得复合电极，于丙酮溶液中回流24h除去电极表面残留的乙醇和PTFE，在红外箱中80℃保温2h，即制成MnO2石墨复合电极。将制备好的MnO2石墨复合电极作为阴极，铂片作为阳极，以10g/L的Na2SO4为支持电解质，四环素制药废水投加量为5g/L，电Fenton体系外加电压分别控制为0V、3V、5V和7V，所得的四环素降解动力学曲线见图1。实施例2：本专利技术，有机染料废水的处理方法，具体包括以下步骤：取5.5g石墨和3.0g纳米Fe3O4，将它们放置在100mL烧杯中，接着向烧杯中依次加入100uL“OP”乳化剂、1.5mL无水乙醇和1.5mL聚四氟乙烯乳液，超声使其分散均匀，直至混合物形成凝聚状膏体；将膏体碾压成约为2mm的膜，附着在镍网上，在30MPa压力下压制得复合电极，于丙酮溶液中回流24h除去电极表面残留的乙醇和PTFE，红外箱中80℃保温2h，即制成Fe3O4石墨复合电极。将制备好的Fe3O4石墨复合电极作为阴极，铂片作为阳极，以10g/L的Na2SO4为支持电解质，四环素制药废水投加量为5g/L，电Fenton体系外加电压分别5V，测得降解过程中H2O2的浓度变化曲线见图2。在通电前90min,H2O2的浓度随通电时间的增加而增大，主要是H2O2的累积增加过程；90min后，H2O2随着四环素制药废水降解逐渐消耗，其浓度呈下降趋势。实施例3：本专利技术，有机染料废水的处理方法，具体包括以下步骤：取5.5g石墨和3.0g纳米Fe3O4，将它们放置在100mL烧杯中，接着向烧杯中加入100uL“OP”乳化剂、1.5mL无水乙醇和1.5mL聚四氟乙烯乳液，超声使其分散均匀，直至混合物形成凝聚状膏体；将膏体碾压成约为2mm的膜，附着在镍网上，在30MPa压力下压制得复合电极，于丙酮溶液中回流24h除去电极表面残留的乙醇和PTFE，红外箱中80℃保温2h，即制成Fe3O4石墨复合电极。将制备好的Fe3O4石墨复合电极作为阴极，铂片作为阳极，以10g/L的Na2SO4为支持电解质，四环素制药废水投加量为5g/L，电Fenton体系外加电压分别5V，做Fe3O4石墨复合电极的循环降解测试，发现自制复合阴极电极循环5次后，仍具有良好的电催化活性，循化降解实验的动力学曲线见图3。实施例4本专利技术，有机染料废水的处理方法，具体包括以下步骤：取5.5g石墨(Graphite)和2.5g纳米Cu2O，将它们放置在100mL烧杯中，加入100uL“OP”乳化剂、1.5mL无水乙醇和1.5mL聚四氟乙烯乳液，超声使其分散均匀，直至混合物形成凝聚状膏体；将膏体碾压成约为2mm的膜，附着在镍网上，在30MPa压力下压制得复合电极，于丙酮溶液中回流24h除去电极表面残留的乙醇和PTFE，红外箱中80℃保温2h，即制成Cu2O石墨复合电极；将制备好的Cu2O石墨复合电极作为阴极，铂片作为阳极，以10g/L的Na2SO4为支持电解质，有机染料罗丹明B废水投加量为6g/L，电Fenton体系外加电压分别5V，120min通电时间内，对罗丹明B的去除率达到99.8％。实施例5：本专利技术，有机染料废水的处理方法，具体包括以下步骤：取5.5g石墨(Gr本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机染料废水的处理方法，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，以铂片作为阳极，以石墨复合电极作为阴极；第二步、向所述电解槽内加入有机染料废水，控制电压为3～7V对有机染料废水进行降解。

【技术特征摘要】
1.一种有机染料废水的处理方法，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，以铂片作为阳极，以石墨复合电极作为阴极；第二步、向所述电解槽内加入有机染料废水，控制电压为3～7V对有机染料废水进行降解。2.根据权利要求1所述的有机染料废水的处理方法，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...

【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，中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37