一种苯酚废水处理方法技术

本发明专利技术涉及一种苯酚废水处理方法。所述方法包括：(1)通过太阳能聚光集热装置提供的热能对苯酚废水进行汽化以形成苯酚水蒸汽的步骤；和(2)通过光伏电池提供的电能对苯酚水蒸汽进行电解氧化的步骤。本发明专利技术首次实现了对蒸汽态苯酚的降解，在蒸汽相中对苯酚进行降解，达到了理想的苯酚降解速率；另外，高含能的激发态下的活化分子可经更少的中间不完全氧化产物氧化为二氧化碳和水，同时产生氢气。本发明专利技术在电解期间没有引入其他任何形式的能量，实现了太阳能全光谱的利用，打破了传统光伏法对太阳光利用的局限性，真正的达到了环境友好的目的，在节约能源的基础上实现了苯酚废水的降解，为绿色、高效的工业有机废水的处理提供了新方向。

A method of phenol wastewater treatment

【技术实现步骤摘要】
一种苯酚废水处理方法
本专利技术涉及有机废水处理
，尤其涉及一种苯酚废水处理方法。
技术介绍
苯酚是工业废水中最常见的污染物之一。由于塑料、清漆、药品、纺织品、冶金产品、石油、天然气和焦炉的大量使用，而苯酚参与了其生产过程的某些阶段，所以几乎所有来自这些工业装置的废水都含有苯酚或酚类化合物。这导致全球越来越多的人开始关注苯酚污染源。目前的研究中，国内外苯酚废水处理方法主要有物理法、生物法、化学氧化法和电化学法。物理法使用物理分离的方法将苯酚废水中的苯酚收集起来，实现苯酚与水的分离，具有易操作、投入低、经济节约的优点。最常见的物理法为吸附分离法和溶剂萃取分离法。吸附分离法对吸附剂有着较高的要求，需要挑选合适的吸附剂才能达到较好的分离效果。溶剂萃取分离法的萃取分离过程必然会引入大量有机溶剂，而有机溶剂因其很难彻底的与水体分离，很容易造成水体的二次污染，同时有机溶剂难于回收利用也是该方法需要解决的关键问题。生物法是利用微生物对水中的污染物进行吸附分解，以实现对苯酚废水的净化，主要包括厌氧活性污泥法、生物强化法和酶催化技术。生物法具有残留物和副产物含量低的优势，但尽管如此，由于苯酚对微生物的毒性，用已有的生物法处理苯酚废水目前来说还是有一定难度。化学氧化法将苯酚氧化成易于氧化的中间产物，再进一步将中间产物完全氧化成二氧化碳和水。但苯酚的化学性质稳定而增大了氧化难度，如采用加入化学催化剂等方式，又会造成二次污染等问题。电化学法是如今的热门研究课题。但同时也存在着如下诸多问题，阻碍着其在降解苯酚废水中的应用：(1)仅使用电化学法处理工业苯酚废水模式太过单一，因此对实际的工业生产过程的应用缺少指导作用；(2)由于电化学技术的电催化的效率较低，从而导致降解时间长、能耗高等缺点；并且一旦电极使用不当，很容易被腐蚀而导致其寿命变短，而化学性质较稳定的电极又因为其造价费用高，不适于长期、广泛使用；电化学反应器还存在易结垢等缺点，这些问题都成为了阻碍该技术在工业领域应用的重要因素。随着不可再生化石燃料消耗量的增加，环境问题成为了一个至关重要的问题。化石燃料燃烧所排放的有毒气体(如氮氧化物、硫氧化物等)会造成酸雨、雾霾等全球环境问题，因此目前急需寻找一种可替代的新型能源。目前可供人们开发利用的新型能源主要包括风能、核能、太阳能以及生物质能等。其中太阳能作为一种取之不尽用之不竭的绿色能源，是目前众多学者的重点研究对象。而如今，我国传统能源仍占我国能源总量的绝大部分，因此，加大对太阳能的利用及提高其利用率能够有效缓解对传统能源的压力，对我国节能减排政策的实施也有着积极地意义。目前的太阳能利用研究方向主要围绕太阳能利用装置这一研究领域，研究成果较为成熟，并取得了较好的工业转化成果，例如，太阳能集热器、太阳能热水装置、太阳能充电装置、太阳能熔盐储能系统、太阳能电池-太阳能燃料联产循环系统、集成化原位太阳能热-电化学微分析装置等。但针对太阳能利用方法的研究成果较少、较不成熟、工业化程度较低。利用太阳能降解苯酚废水成为一个待攻克的技术难题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷或不足，本专利技术提供了一种苯酚废水处理方法。本专利技术提供的技术方案包括：一种苯酚废水处理方法，所述方法包括：(1)通过太阳能聚光集热装置提供的热能对苯酚废水进行汽化以形成苯酚水蒸汽的步骤；和(2)通过光伏电池提供的电能对苯酚水蒸汽进行电解氧化的步骤。优选地，在对苯酚废水进行汽化之前还包括如下步骤：对苯酚废水进行预处理的步骤；所述预处理包括在苯酚废水中加入助电解剂和/或调节不包含助电解剂或包含助电解剂的苯酚废水的pH为5.0-8.0，更优选为6.5-7.5，最优选为7.0；优选地，所述预处理包括在苯酚废水中加入助电解剂和调节包含助电解剂的苯酚废水的pH为5.0-8.0，更优选为6.5-7.5，最优选为7.0。优选地，所述助电解剂为氯化钠、硫酸钠、磷酸钠、分子筛中的任一种或多种；优选为氯化钠或硫酸钠。优选地，所述助电解剂在苯酚废水中的浓度为0.01-0.10mol/L，优选为0.01-0.05mol/L，最优选为0.05mol/L。优选地，在对苯酚废水进行预处理之前还包括如下步骤：对苯酚废水进行浓度调节的步骤，通过浓度调节使苯酚废水中苯酚的初始浓度不超过500mg/L；优选地，通过调节使苯酚废水中的苯酚的初始浓度为100-500mg/L。优选地，所述步骤(1)包括如下子步骤：(11)通过太阳能聚光集热装置提供的热能预先将密封的反应容器升温至苯酚废水的沸点或沸点以上，所述反应容器上设置有用以加入苯酚废水的进液口；和(12)通过进液口将苯酚废水加入至反应容器内，苯酚废水进入反应容器后即达到沸点并汽化，变成苯酚水蒸汽。优选地，通过设置在进液口上的耐温进液管将苯酚废水加入至反应容器中部或下部，优选加入至反应容器的下部；和/或所述反应容器上设置有排气口，电解氧化产物通过排气口排出至反应容器外。优选地，通过光伏电池提供的电能通入直流电进行所述电解氧化，电解氧化采用双极体系，阴极和阳极均为镍电极；若反应容器内的温度低于电解温度，则将反应容器内的温度升高至电解温度。优选地，所述电解的条件为：电解电压为5-9V，优选为9V；和/或电解温度为150-210℃，优选为210℃。优选地，所述方法还包括对电解氧化产物进行冷凝的步骤。有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下优点：本专利技术首次实现了对蒸汽态苯酚的降解，在蒸汽相中对苯酚进行降解，苯酚分子之间的距离会相对增大、分子的震动、平动的速度会相对加快，加之通过高温热场提供的热能，激活了苯酚分子，从而使苯酚分子的状态发生改变，由液态变为高含能的激发态，电极反应能够以低电压快速进行，达到了理想的苯酚降解速率；另外，高含能的激发态下的活化分子可经更少的中间不完全氧化产物氧化为二氧化碳和水，同时产生氢气。本专利技术将太阳能红外光部分、可见光部分分别转化为所需的热能、电能，在电解期间没有引入其他任何形式的能量，实现了太阳能全光谱的利用，打破了传统光伏法对太阳光利用的局限性，真正的达到了环境友好的目的，在节约能源的基础上实现了苯酚废水的降解，为绿色、高效的工业有机废水的处理提供了新方向。本专利技术不存在二次污染的问题。本专利技术以降解后废水的COD去除率和苯酚降解率为评价指标研究了电解温度、电解电压、pH值、苯酚废水初始浓度、助电解剂种类、电解质浓度这些条件对苯酚废水处理效果的影响，披露了利用本专利技术提供的处理方法电解氧化蒸汽态苯酚废水的最佳工艺条件。附图说明图1为实施例5至实施例9的苯酚废水降解后的紫外光谱图；图2为实施例5至实施例9的苯酚去除率的变化曲线；图3为实施例9至实施例12降解1h后的紫外光谱图；图4为实施例9至实施例12降解1h后苯酚去除率的变化曲线；图5为实施例9至实施例12降解1h后的COD去除本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种苯酚废水处理方法，其特征在于，所述方法包括：/n(1)通过太阳能聚光集热装置提供的热能对苯酚废水进行汽化以形成苯酚水蒸汽的步骤；和/n(2)通过光伏电池提供的电能对苯酚水蒸汽进行电解氧化的步骤。/n

【技术特征摘要】
1.一种苯酚废水处理方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)通过太阳能聚光集热装置提供的热能对苯酚废水进行汽化以形成苯酚水蒸汽的步骤；和
(2)通过光伏电池提供的电能对苯酚水蒸汽进行电解氧化的步骤。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在对苯酚废水进行汽化之前还包括如下步骤：对苯酚废水进行预处理的步骤；
所述预处理包括在苯酚废水中加入助电解剂和/或调节不包含助电解剂或包含助电解剂的苯酚废水的pH为5.0-8.0，更优选为6.5-7.5，最优选为7.0；
优选地，所述预处理包括在苯酚废水中加入助电解剂和调节包含助电解剂的苯酚废水的pH为5.0-8.0，更优选为6.5-7.5，最优选为7.0。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述助电解剂为氯化钠、硫酸钠、磷酸钠、分子筛中的任一种或多种；优选为氯化钠或硫酸钠。


4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，
所述助电解剂在苯酚废水中的浓度为0.01-0.10mol/L，优选为0.01-0.05mol/L，最优选为0.05mol/L。


5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，
在对苯酚废水进行预处理之前还包括如下步骤：对苯酚废水进行浓度调节的步骤，通过浓度调节使苯酚废水中苯酚的初始浓度不超过500mg/L；优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：苑丹丹，朱凌岳，吴红军，王宝辉，纪德强，庄微，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23