一种去除水中有机污染物的方法技术

本发明专利技术属于水处理领域，尤其涉及一种去除水中有机污染物的方法，该方法包括以下步骤：原水和过硫酸盐混合后在通电的电化学反应器中进行反应，得到处理后废水；所述电化学反应器包括阳极、阴极和设置在阳极和阴极之间的绝缘隔膜；所述阴极的材料包括碳纳米管。本发明专利技术提供的方法以碳纳米管作为电化学反应器的阴极材料，通过在碳纳米管阴极施加电压来活化过硫酸盐降解水中的有机污染物。该方法在较低阴极电压和不投加化学活化药剂的情况下即可取得较高的过硫酸盐活化效率和有机污染物降解效率，不但降低了有机污染物处理能耗，而且避免了由于投加化学活化药剂所引起的水体二次污染，在有机废水处理领域具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种去除水中有机污染物的方法
本专利技术属于水处理领域，尤其涉及一种去除水中有机污染物的方法。
技术介绍
随着工业化和城市化进程的发展，人类向环境水体中排放的有机物的数量越来越多，且有机物种类也越来越丰富，造成了严重的水污染。如何有效去除这些有机污染物是亟待解决的问题。原位化学氧化(ISCO)技术由于其简单、方便且高效等特点被大量用于有机物污染的水体的治理。过硫酸盐作为一种新型的氧化剂，其在ISCO技术中的应用受到了广泛关注。如何有效地活化过硫酸盐使其产生强氧化性的活性物种如硫酸根自由基等，是这一技术的关键。过硫酸盐在活化方式有多种如光、热、电、超声、碱催化、过渡金属或金属氧化物催化、碳催化等等。例如，热蒸汽活化过硫酸盐能游侠修复污染土壤铁基非晶合金催化剂被用来活化过硫酸盐降解颜料废水，纳米固体超强碱活化过硫酸盐被用于去除地下水中氯苯。电化学活化方法作为一种环境友好型、可调控且多功能的方法，近年来受到了越来越多的关注。目前已报道的用于电化学活化过硫酸盐的电极大多是金属或金属氧化物电极，如在CN102249378B公开的“一种电化学协同过硫酸盐处理有机废水的方法”中，利用铁片做阴阳极，通过阳极的氧化反应得到Fe2+催化剂以及过硫酸盐在阴极发生的还原反应来共同活化过硫酸盐，然而该方法在处理废水过程中会产生铁泥沉淀，且有二价铁离子残留，对环境有二次污染。又如在CN103342405A公开的“一种电化学阴极活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法”中，通过在金属或金属氧化物阴极施加电压来活化过硫酸盐降解有机污染物，但该方法需要在阴极施加高达-2.0V～-2.5V的电压才能有效活化过硫酸盐，能耗较高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种去除水中有机污染物的方法，本专利技术提供的方法可在较低活化电压和不投加化学活化药剂的情况下，保持较高的有机污染物去除效率。本专利技术提供了一种去除水中有机污染物的方法，包括以下步骤：原水和过硫酸盐混合后在通电的电化学反应器中进行反应，得到处理后废水；所述电化学反应器包括阳极、阴极和设置在阳极和阴极之间的绝缘隔膜；所述阴极的材料包括碳纳米管。优选的，所述碳纳米管的孔径为1～100nm。优选的，所述过硫酸盐和原水的用量比为(0.01～10)mmol：1L。优选的，所述通电的阴极电压为-0.2～-1.2V。优选的，所述阳极的材料为金刚石膜、石墨和金属中的一种或多种。优选的，所述金属包括铂和/或钛。优选的，所述过硫酸盐包括单过硫酸盐和/或过二硫酸盐。优选的，所述单过硫酸盐包括单过硫酸钠、单过硫酸钾和单过硫酸铵中的一种或多种；所述过二硫酸盐包括过二硫酸钠、过二硫酸钾和过二硫酸铵中的一种或多种。优选的，所述绝缘隔膜的材料包括尼龙、玻璃纤维和丙纶中的一种或多种。优选的，所述原水中含有的有机污染物包括苯胺、阿昔洛韦和苯酚中的一种或多种。与现有技术相比，本专利技术提供了一种去除水中有机污染物的方法。本专利技术提供的方法包括以下步骤：原水和过硫酸盐混合后在通电的电化学反应器中进行反应，得到处理后废水；所述电化学反应器包括阳极、阴极和设置在阳极和阴极之间的绝缘隔膜；所述阴极的材料包括碳纳米管。本专利技术提供的方法以碳纳米管作为电化学反应器的阴极材料，通过在碳纳米管阴极施加电压来活化过硫酸盐降解水中的有机污染物。该方法在较低阴极电压和不投加化学活化药剂的情况下即可取得较高的过硫酸盐活化效率和有机污染物降解效率，不但降低了有机污染物处理能耗，而且避免了由于投加化学活化药剂所引起的水体二次污染，在有机废水处理领域具有很好的应用前景。实验结果表明：采用本专利技术提供的方法处理苯胺废水，150min后可去除废水中98％以上的苯胺。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的电化学反应器结构示意图；图2是本专利技术实施例1提供的有机污染物浓度-时间曲线图；图3是本专利技术实施例2提供的有机污染物浓度-时间曲线图；图4是本专利技术实施例2提供的TOC去除率柱状图；图5是本专利技术实施例3提供的有机污染物浓度-时间曲线图；图6是本专利技术实施例4提供的有机污染物浓度-时间曲线图；图7是本专利技术实施例5提供的有机污染物降解率柱状图。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种去除水中有机污染物的方法，包括以下步骤：原水和过硫酸盐在通电的电化学反应器中进行反应，得到处理后废水；所述电化学反应器包括阳极、阴极和设置在阳极和阴极之间的绝缘隔膜；所述阴极的材料包括碳纳米管。在本专利技术中，直接将原水和过硫酸盐在通电的电化学反应器中进行反应即可完成对原水中有机污染物的降解。其中，所述原水中含有的有机污染物包括但不限于苯胺、阿昔洛韦和苯酚中的一种或多种。在本专利技术提供的一个实施例中，苯胺在原水中的含量优选为20～100mg/L，具体可为20mg/L、30mg/L、35mg/L、40mg/L、42mg/L、45mg/L、50mg/L、60mg/L、70mg/L、80mg/L、90mg/L或100mg/L。在本专利技术中，所述过硫酸盐包括但不限于单过硫酸盐和/或过二硫酸盐；单过硫酸盐包括但不限于单过硫酸钠、单过硫酸钾和单过硫酸铵中的一种或多种；所述过二硫酸盐包括但不限于过二硫酸钠、过二硫酸钾和过二硫酸铵中的一种或多种。在本专利技术中，所述过硫酸盐和原水的用量比优选为(0.01～10)mmol：1L；具体可为0.1mmol：1L、0.5mmol：1L、1mmol：1L、1.85mmol：1L、2mmol：1L、3mmol：1L、4mmol：1L、5mmol：1L、5.55mmol：1L、6mmol：1L、7mmol：1L、7.4mmol：1L、8mmol：1L或9mmol：1L。在本专利技术中，所述电化学反应器包括池体，设置在池体内的阳极和阴极，以及设置在阳极和阴极之间的绝缘隔膜。其中，所述阳极的材料包括但不限于金刚石膜、石墨和金属中的一种或多种；所述金属包括但不限于铂和/或钛。在本专利技术中，所述阴极的材料包括碳纳米管；所述碳纳米管的孔径优选为1～100nm，更优选为10～100nm。在本专利技术提供的一个实施例中，所述阴极包括衬底和涂覆在所述衬底表面的涂层；所述衬底优选为石墨片；所述涂层包括碳纳米管和粘结剂；所述粘结剂包括但不限于聚乙二醇；所述碳纳米管和粘结剂的质量比优选为(80～90)：(10～20)，具体可为85:10；所述涂层的厚度优选为10～100μm。在本专利技术中，所述绝缘隔膜的材料包括但不限于尼龙、玻璃纤维和丙纶中的一种或多种；所述绝缘隔膜的厚度优选为0.01～0.1mm。在本专利技术提供的一个实施例中，所述池体还包括设置在池体底部的进水口和设置在池体顶部的出水口，原水和过硫酸盐通过所述进水口进入电化学反应器，在电化学反应器中处理一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种去除水中有机污染物的方法，包括以下步骤：原水和过硫酸盐混合后在通电的电化学反应器中进行反应，得到处理后废水；所述电化学反应器包括阳极、阴极和设置在阳极和阴极之间的绝缘隔膜；所述阴极的材料包括碳纳米管。

【技术特征摘要】
1.一种去除水中有机污染物的方法，包括以下步骤：原水和过硫酸盐混合后在通电的电化学反应器中进行反应，得到处理后废水；所述电化学反应器包括阳极、阴极和设置在阳极和阴极之间的绝缘隔膜；所述阴极的材料包括碳纳米管。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳纳米管的孔径为1～100nm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过硫酸盐和原水的用量比为(0.01～10)mmol：1L。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通电的阴极电压为-0.2～-1.2V。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳极的材料为金刚石膜、石墨和金属中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：敖志敏，聂纯阳，安太成，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44