用于降解回收回水中二甲基亚砜的电解-芬顿氧化-电化学铁还原体系制造技术

本发明专利技术公开了一种用于降解回收回水中二甲基亚砜的电解

【技术实现步骤摘要】
用于降解回收回水中二甲基亚砜的电解
‑
芬顿氧化
‑
电化学铁还原体系


[0001]本专利技术属于废水处理
，涉及一种用于降解回收回水中二甲基亚砜的电解
‑
芬顿氧化
‑
电化学铁还原体系
。

技术介绍

[0002]聚丙烯腈基碳纤维是以丙烯腈单体为主要原料，以二甲基亚砜
(DMSO)
为主要溶剂，通过聚合
、
纺丝
、
碳化等工段，得到成品碳纤维，因此生产过程中会产生二甲基亚砜废液
。
二甲基亚砜具有一定的毒性和高渗透性，其长期存放和暴露容易分解成硫醇类和硫醚类等有毒或有异味的物质，对环境造成严重污染
。
二甲基亚砜废液的回收再利用可以有效降低碳纤维生产成本，同时减少对环境的污染
。
二甲基亚砜可通过精馏等方式有效回收再利用，但排放废水中依旧残留一定浓度的二甲基亚砜
。
[0003]目前，针对有机废水的处理方法主要有焚烧法
、
氯化法
、
生物处理法和高级催化氧化法等
。
高级氧化技术的基础在于运用电
、
光辐照
、
催化剂，同时与氧化剂结合，在反应中产生活性极强的自由基
(
一般为羟基自由基，
·
OH)
，再通过自由基与污染物之间的加合
、
取代
、
电子转移
、/>断键等，使水体中的大分子难降解有机物氧化降解成低毒或无毒的小分子物质，甚至直接降解成为
CO2和
H2O
，接近完全矿化
。
由于氧化过程中选用的氧化剂和催化剂种类不同，高级氧化技术也可分为芬顿氧化法
、
光化学
(
催化
)
氧化法
、
臭氧类氧化法
、
湿式氧化法
、
电化学氧化法和超临界水催化氧化法等，其中芬顿氧化技术可以产生氧化能力极强的
·
OH
，且反应条件温和，是目前最具有应用前景的环境友好型水处理技术
。
[0004]芬顿反应是在酸性条件下，以
Fe
2+
作为催化剂催化
H2O2生成
·
OH
，它与污染物间的链反应会使有机物降解，最后生成
CO2和
H2O。
芬顿反应初设成本低
、
占地空间小
、
操作简单安全，但是在实际应用中还存在以下缺点：
(1)
工艺要求的反应
pH
值范围较窄，一般为3‑4，芬顿进水需要使用酸调节
pH
，出水也需要使用液碱调节回中性，这些操作会消耗大量的酸碱试剂，且酸和碱的贮存也存在安全隐患；
(2)
反应过程中需要投加亚铁催化剂，有一部分
Fe
2+
会被
·
OH
氧化为
Fe
3+
，导致催化效果降低，并且铁离子不能循环利用，导致芬顿反应的出水含有大量的
Fe
3+
，经过调碱后会产生大量铁泥，属于危废
。
专利
CN113461235 A
公开了一种不加酸碱和铁盐
、
产泥少的电解
‑
电芬顿絮凝复合体系，使用电解法对废水进行预处理，调节好
pH
后进行电芬顿反应，不需要加入酸碱和铁盐，可降低成本，但是依旧会有铁泥产生，造成二次污染
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种用于降解回收回水中二甲基亚砜的电解
‑
芬顿氧化
‑
电化学铁还原体系，该体系无需调酸调碱，可有效降低药剂使用量，减少铁泥的产生，提高
Fe
2+
的利用率
。
[0006]实现本专利技术目的的技术方案如下：
[0007]用于降解回收回水中二甲基亚砜的电解
‑
芬顿氧化
‑
电化学铁还原体系，包括电解槽
、
芬顿氧化反应池和电化学铁还原反应槽；所述的电解槽内设有阴阳极室，由隔膜将阴阳极室隔开，所述的芬顿氧化反应池内装填有填料，所述的电化学铁还原反应槽设有阴阳极室，由隔膜将阴阳极室隔开
。
[0008]进一步的，电解槽的阴极材料为石墨
、
铂钌铱基贵金属电极或钼镍基过渡金属电极，阳极材料为石墨或钛网，隔膜为
Zirfon
隔膜
。
[0009]进一步的，填料为芬顿反应常用的填料，例如铁刨花
、
铁碳或
Fe
‑
Cu
‑
C
复合材料
。
[0010]进一步的，电化学铁还原槽的阴极材料为石墨
、
铂钌铱基贵金属电极或钼镍基过渡金属电极，阳极材料为石墨或钛网，隔膜为阴离子交换膜
。
[0011]本专利技术还提供利用上述电解
‑
芬顿氧化
‑
电化学铁还原体系降解回收回水中二甲基亚砜的方法，包括以下步骤：
[0012]步骤
1、
二甲基亚砜精馏回收系统回水通入电解槽中进行电解，阴极室出水为碱性，直接回流到二甲基亚砜精馏回收系统前的储罐中，阳极室中部分二甲基亚砜被氧化，阳极室出水为酸性，出水进入芬顿氧化反应池；
[0013]步骤
2、
电解槽阳极室出水与芬顿氧化反应池内的填料反应持续产生
Fe
2+
，投加双氧水，进行芬顿氧化反应；
[0014]步骤
3、
芬顿氧化反应池出水进入电化学铁还原反应槽，在阴极室，
Fe
3+
被还原为
Fe
2+
，阴极室出水回流到芬顿氧化反应池内，阴极室出水中的
Fe
2+
继续催化
H2O2反应生成
·
OH
，降解二甲基亚砜，阳极室出水调节至
pH
＝7‑8后直接排出
。
[0015]进一步的，步骤1中，二甲基亚砜精馏回收系统回水中二甲基亚砜的浓度为
100
‑
2000mg/L。
[0016]进一步的，步骤1中，阴极室出水的
pH
为
11
‑
12
，阳极室出水的
pH
为3‑
4。
[0017]进一步的，步骤1中，电解槽的电流密度为
100mA/cm2‑
1000 mA/cm2。
[0018]进一步的，步骤2中，填料质量为进水体积的
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
用于降解回收回水中二甲基亚砜的电解
‑
芬顿氧化
‑
电化学铁还原体系，其特征在于，包括电解槽
、
芬顿氧化反应池和电化学铁还原反应槽；所述的电解槽内设有阴阳极室，由隔膜将阴阳极室隔开，所述的芬顿氧化反应池内装填有填料，所述的电化学铁还原反应槽设有阴阳极室，由隔膜将阴阳极室隔开
。2.
根据权利要求1所述的电解
‑
芬顿氧化
‑
电化学铁还原体系，其特征在于，电解槽的阴极材料为石墨
、
铂钌铱基贵金属电极或钼镍基过渡金属电极，阳极材料为石墨或钛网，隔膜为
Zirfon
隔膜
。3.
根据权利要求1所述的电解
‑
芬顿氧化
‑
电化学铁还原体系，其特征在于，填料为铁刨花
、
铁碳或
Fe
‑
Cu
‑
C
复合材料
。4.
根据权利要求1所述的电解
‑
芬顿氧化
‑
电化学铁还原体系，其特征在于，电化学铁还原槽的阴极材料为石墨
、
铂钌铱基贵金属电极或钼镍基过渡金属电极，阳极材料为石墨或钛网，隔膜为阴离子交换膜
。5.
利用权利要求1所述的电解
‑
芬顿氧化
‑
电化学铁还原体系降解回收回水中二甲基亚砜的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
1、
二甲基亚砜精馏回收系统回水通入电解槽中进行电解，阴极室出水为碱性，直接回流到二甲基亚砜精馏回收系统前的储罐中，阳极室中部分二甲基亚砜被氧化，阳极室出水为酸性，出水进入芬顿氧化反应池；步骤
2、
电解槽阳极室出水与芬顿氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈秋飞，刘栋，秦天，齐鲁，张贺平，
申请(专利权)人：中复神鹰碳纤维股份有限公司，
类型：发明
国别省市：