一种紫外光协同电化学氧化处理高浓度有机废水的方法技术

本发明专利技术提供了一种紫外光协同电化学氧化处理高浓度有机废水的方法，本发明专利技术以硼掺杂金刚石为阳极，碳毡为阴极，同时利用10W的低压汞灯为紫外光源，在外加直流电流下，该体系能够高效地降解、矿化废水的有机物，同时去除体系中氨氮的含量。实验结果表明，当外加直流电源为10mA/cm2时，紫外光协同电化学氧化体系处理废水水体中的COD的能耗和降解效果达到最优比。经紫外光协同电化学氧化体系处理后实现了有机废水COD

【技术实现步骤摘要】
一种紫外光协同电化学氧化处理高浓度有机废水的方法


[0001]本专利技术属于有机废水处理
，涉及一种紫外光协同电化学氧化处理高浓度有机废水的方法。

技术介绍

[0002]随着我国城市化进程的不断发展，居民生产、生活过程中会产生大量的高浓度有机废水。这些生产、生活产生的高浓度有机废水主要具有以下特点：一是有机物浓度高，COD含量一般在2000mg/L左右，有的甚至高达几万；二是色度高，有异味(例：垃圾渗滤液)。三是成分复杂，大部分有机废水中以芳香族和杂环化合物等难降解有机污染物居多，还含有重金属、硫化物等，有较强的生物毒性(例：农药废水)。四是水质波动性，不同季节，不同时段产生的废水中的有机污染物种类不同。这些高浓度有机废水若不经妥善处理，会对水体、土壤和大气环境造成严重污染。此外，该类废水中含有的可疑致癌物、辅助致癌物、促癌物等污染物，可以通过食物链的生物富集作用，对周边生物群体甚至人类的健康造成严重威胁。因此妥善处理该类废水已经成为当下环境治理领域中的一个亟待解决点的焦点问题。
[0003]目前，高浓度有机废水处理技术和方法在不断地被提出和应用。生物法因其具有去除效率稳定，运营成本较低等优点，成为了处理高浓度有机废水的主导工艺，然而高浓度有机废水成分复杂、可生化性较差等因素严重制约了生物法的应用；虽然膜技术(纳滤和反渗透)处理高浓度有机废水能够实现其达标排放，但是膜技术存在着能耗高、投资大、运行不稳定等问题，并且膜技术的分离作用只是将难降解的污染物从高浓度有机废水中分离出来，污染物并没有彻底降解、矿化，得到的浓缩液是一种高危废水，处理不当对水体环境仍能造成严重危害；传统的高级氧化技术(AOPs)通过附加催化剂、氧化剂等途径产生强氧化性的自由基(例：
·
OH，E0＝2.80V)，能够有效降解水体中的有机污染物，但是，该工艺在处理过程中易产生大量固废，造成二次污染。此外，高级氧化技术需要额外添加的氧化剂、催化剂，无疑会增加运行成本。

技术实现思路

[0004]电化学氧化是一种新兴的高效、绿色的水处理技术，在电化学体系中，水分子在阳极表面氧化成羟基自由基，进而降解、矿化水体中的有机污染物。以硼掺杂金刚石(BDD)为代表的非活性阳极材料，具有氧化电位高、电位窗口宽、背景电流低和耐蚀性良好的优点，广泛应用于有机污染物的降解。例如，Linyan Zhu等研究发现以BDD作为阳极的电化学体系能够降解氟喹诺酮类抗生素。Junfeng Niu等发现了以BDD为阳极的电化学体系能够去除全氟辛酸(PFOS)。最近，有研究发现在电化学体系反应过程中，阳极氧化水产生的表面羟基自由基会发生自淬灭反应，生成双氧水，进而发生析氧副反应(公式1，公式2)，导致羟基自由基利用率较低，降低了电化学氧化效率。值得注意的是，双氧水是发生析氧副反应的主要中间产物。而Sharpless,Charels M等发现紫外能够高效地光解双氧水生成羟基自由基(公式3)。
[0005]BDD+H2O
–
e-＝BDD(
·
OH)+H
+
ꢀꢀ
(公式1)
[0006]2BDD(
·
OH)＝BDD(H2O2)
ꢀꢀ
(公式2)
[0007]H2O2+UV(λ＝254nm)
→2·
OH
ꢀꢀ
(公式3)
[0008]基于上述分析，本专利技术开发一种紫外光协同电化学氧化的新工艺，将UV引入电化学体系中，UV光解电化学氧化水产生的H2O2，有效的抑制析氧副反应的发生，增加羟基自由基的有效利用率，以期实现高浓度有机废水高效、深度处理，进而实现高浓度有机废水的达标排放，为解决当今高浓度有机废水治理问题提供了新方案，具体技术方案如下：
[0009]一种紫外光协同电化学氧化处理高浓度有机废水的方法，其特征在于：以高浓度有机废水中的无机离子作为电解质构建电化学氧化体系；通过阳极氧化水产生的羟基自由基、过氧化氢等活性物种降解有机污染物和氨氮；通过紫外光分解阳极表面的H2O2生成羟基自由基，抑制H2O2自分解生成氧气和水，同时促进吸附在电极表面的羟基自由基以游离态的形式释放到溶液体系中，提升羟基自由基的利用效率，从而高效地将高浓度有机废水中难降解有机污染物彻底矿化为CO2和H2O，采用碳毡为阴极，以硼掺杂金刚石作为阳极，外加5-16mA/cm2直流电源，向电化学反应器内加入高浓度有机废水，在紫外光源辐照下，对所述高浓度有机废水进行光电催化反应。
[0010]优选的，以有机废水中的无机离子作为电解质。
[0011]优选的，特征在于：高浓度有机废水的体积用量为100-200mL，光电催化反应时间为10-13小时。
[0012]优选的，阳极材料为非活性阳极材料；紫外光源波长范围为λ<280nm，功率为5-20W。
[0013]本专利技术提供了将上述的紫外光协同电化学氧化处理高浓度有机废水的方法应用于有机废水深度处理领域中。
[0014]本专利技术的优点是：(1)本专利技术中的紫外协同电化学氧化体系工艺流程简单，性价比高，既可用于实验室操作，又可用于工业应用。(2)本专利技术中使用的阳极材料稳定好、耐腐蚀能够有效的降解污染物，去除氨氮。(3)本专利技术中使用的紫外灯源为10W的低压汞灯，设备简单，成本低廉。(4)本专利技术的紫外协同电化学氧化体系，无需额外添加化学试剂，节约了运行成本。(5)本专利技术的紫外光协同电化学氧化体系，通过紫外的光解作用，将阳极材料氧化水产生的H2O2分解为游离态的羟基自由基，从而提升电化学氧化效率，实现了高浓度有机废水中难降解的有机污染物的高效降解，为高浓度有机废水的深度处理提供了一种新方法。
附图说明
[0015]图1为紫外光(λ＝254nm)协同电化学氧化体系、电化学体系、紫外光体系分别处理垃圾渗滤液12小时反应前后COD
Cr
的变化。
[0016]图2为紫外光(λ＝254nm)协同电化学氧化体系处理垃圾渗滤液12小时反应前后水样效果图。
[0017]图3为紫外光(λ＝254nm)协同电化学氧化体系、电化学体系、紫外光体系分别处理农药废水12小时反应前后COD
Cr
的变化。
[0018]图4为紫外光(λ＝254nm)协同电化学氧化体系处理农药废水12小时反应前后水样效果图。
具体实施方式
[0019]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以垃圾渗滤液和农药废水作为高浓度有机废水实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0020]实施例1：
[0021]紫外光协同电化学氧化体系处理垃圾渗滤液，垃圾渗滤液COD为3000-4000mg/L,氨氮为300-500mg/L。
[0022]首先，取体积为200mL的垃圾渗滤液置于光电催化反应器中，以BDD(硼掺杂金刚石)作为阳极，碳毡作为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紫外光协同电化学氧化处理高浓度有机废水的方法，其特征在于：将紫外光引入电化学氧化体系中，采用碳毡为阴极，以硼掺杂金刚石作为阳极，外加5-16mA/cm2直流电源，向电化学反应器内加入高浓度有机废水，在紫外光源辐照下，对所述高浓度有机废水进行光电催化反应。2.根据权利要求1所述的一种紫外光协同电化学氧化处理高浓度有机废水的方法，其特征在于：以有机废水中的无机离子作为电...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆毅，陈鹏，邹建平，陈颖，付倩，何鹏媛，肖文君，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：