【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机废水处理，具体涉及一种电磁协同氧化废水中有机物的方法。
技术介绍
1、有机化学的深入发展，在扩大产能的同时，也相应的产生了大量的废水，这些废水中自然而然的存在较大量级的多环芳烃和抗生素类污染物。采用简单的物理化学方法难以实现完全降解或者转移污染物的要求，同时，生物处理技术对具有高度稳定性和难生物降解的该类污染物往往不能达到预期的要求。电化学氧化技术，如：电化学氧化法、电化学催化氧化法等，通过电场的介入产生大量的电子和质子，实现电子转移，可以将难降解有机污染物分解为可生物降解的小分子有机物甚至实现矿化，因而被认为是难降解有机废水的一种有效的水处理技术。处理体系中加入一定的氧化剂，一方面，可以加速电子转移，另一方面，还可以产生大量具备氧化能力的ros，可进一步加速降解速度以及增加矿化率。cn110872145a展示了一种电化学加入氧化剂去除有机物的方法，以过氧化氢为氧化剂，通过搅拌和加入过渡金属的方式，产生羟基自由基发生电子转移反应，生成有机聚合物，再通过固液分离去除。cn110980894a中展示了一种电化学降解挥发性有机物的方法，以离子液体为电解质，采用恒电位电解，产生活性羟基自由基与有机物发生直接氧化作用，在1.2-1.5v电压下，实现了80%左右的降解率。
2、值得注意的是，上述处理技术也存在不足之处：(1)反应过程需要较长时间，增加了降解污染物的能耗；(2)目标污染物在氧化降解过程中会生成一些抑制正反应的中间产物，会延长处理时间；(3)由于多环芳烃和抗生素类的开环问题以及降解路径较长的问题，增
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种电磁协同氧化废水中有机物的方法，该方法通过控制反应参数，使大部分有机污染物在电解槽中以一定的电流密度和磁场强度进行氧化，实现污染物的完全降解和彻底矿化，具体是将电解质、辅助氧化剂、含多环芳烃、抗生素的有机废水置于电解槽中，在电压1～12v、电流密度1～20ma/cm2条件下氧化多环芳烃、抗生素污染物，实现多环芳烃、抗生素污染物的降解和矿化；其中电解槽包括壳体，壳体内下部设置有微孔曝气单元，微孔曝气单元包括曝气管和若干个曝气片，气泵通过控制阀与曝气管一端连通，曝气管另一端分别与若干个曝气片连通，曝气管和曝气片上均开有微孔；阳极设置在壳体内中心处，阳极上非接触式缠绕有螺线圈，电机的输出轴通过导电滑块与螺线圈连接，阴极ⅰ、阴极ⅱ为圆筒状电极，阴极ⅱ设置在阳极外侧且阴极ⅱ和阳极之间设置有若干个曝气片，阴极ⅰ设置在阴极ⅱ外侧且阴极ⅱ与阴极ⅰ之间设置有若干个曝气片，阴极ⅰ与壳体内侧壁之间设置有若干个曝气片；壳体顶部开有排气孔，环形负压吸气单元固定在壳体内顶部并形成气室，气室与顶部排气孔连通，壳体顶部设置有加药管，壳体底部设置有进水口、储泥斗，壳体上部开有一个以上排水口，带孔挡板设置在排水口下方，防止反应不充分问题；螺线圈、电机、阴极ⅰ、阴极ⅱ、阳极、气泵分别与电源连接。
2、所述电解质是包括但不限于碳酸、醋酸、次氯酸、磷酸、氢氧化铝、氢氧化锌、钠盐、磷盐、氯盐、铁盐，电解质的添加量为2～8mmol/l。
3、所述辅助氧化剂选自过氧化氢、过氧化钠、过硫酸钠、氯水，辅助氧化剂的添加量为80~160mmol/l。
4、在电解槽中添加金属离子，金属离子选自镍离子、钼离子、锆离子、铌离子，添加量为1～4mmol/l。
5、所述带孔挡板为中空圆台状，曝气板为弧形板。
6、所述环形负压吸气单元由圆板和固定在圆板中心处的圆筒组成，圆板上带有2个以上的排风扇，圆筒上开有若干个气孔，圆筒穿过电机输出轴固定在壳体内顶部，圆盘与壳体内壁紧密配合并与壳体顶部形成环形气室。
7、所述阴极ⅰ为网状或孔状电极，电极材料选自ti、铁、碳材料、不锈钢；阴极ⅱ为铁碳微电极，其是由铁网包裹铁碳微电解材料制得的圆筒状电极。
8、所述阳极由基底和活性层组成；阳极由基底和附着在基地上的活性层组成；基底材料选自多孔碳材料、金属氧化物、导电玻璃、导电陶瓷；活性层材料选自金属、金属氧化物；其中金属选自钛、铁、钴、镍、钌、钨、锑、铑、镧、铈、镨、镥、钪、钇。
9、阳极参照文献《稀土掺杂铅锡 dsa 电极电催化氧化吡啶、萘研究》进行制备，酸碱预处理改变基底表面形态，电镀法或热焙烧法实现活性层与基底的紧密结合，电沉积法完成活性层的附着。
10、本专利技术方法使用阳极、螺线圈、阴极ⅰ和阴极ⅱ组成电磁协同氧化装置；阳极与通电螺线圈实现电磁协同，其中两者单独供电，以单独调控电场和磁场，螺线圈的旋转扰动以及磁场的介入不仅可以辅助电场氧化有机废水还可实现有价离子的吸附和脱附，来解决副反应抑制和设备结垢问题；脱附的有价离子同废水中颗粒物和盐类发生电絮凝作用沉淀于储泥斗，设备运行结束后，取出污泥回收有价离子；阴极ⅰ与阴极ⅱ组成双阴极，以增加反应表面积和活性物质的产生量，阴极ⅱ还可通过铁碳的微电解作用产生微电流，实现电磁和微电解的协同作用，达到更好地降解效果；带孔挡板阻碍了大量废水的直接排放，使废水发生返混形成湍流以增加反应时间，优化废水净化过程；通过曝气片和曝气管上的微孔通入含氧气体，增加溶解氧含量提高活性组分，以实现多途径和多系列氧化加快反应进程；各类气体（氧气、氢气、二氧化碳、氯气、二氯甲烷等vocs）经由带孔挡板中的孔洞上浮，并在排风扇作用下通过环形负压吸气单元收集于气室中，回收氧气、氢气实现资源化的同时，还可避免有害气体对反应的抑制作用。
11、阴极ⅰ与阴极ⅱ间距为5-10cm，阳极与阴极ⅱ间距为8-12cm，鼓入空气流速为0.5~2m3/min，螺线圈磁场强度为50~200mt，反应时间0.5～6h。
12、本专利技术优点和技术效果如下：
13、通过氧气在超大比表面积阴极上发生还原反应使得活性物质产生量得到增加，同时在带孔挡板产生返混湍流以及螺线圈扰动作用下，活性物质得以良好扩散；电子的数量和传导速率是决定电化学反应速率的重要因素，电解质的加入促进了电子的传导速率实现了电离平衡，有利于反应速率的提高；在本专利技术电解槽中活性物质的良好扩散使有机污染物与活性组分充分接触，提高有机物降解效率，缩短了反应时间；磁场的介入实现电磁协同作用，加快着反应进程回收着有价离子；在较低电压和电流密度下，快速降解，进而降低了能耗；多种活性物质协同作用，攻击有机物不同的活性位点，缩短链式反应长度，利于生成低分子量的中间产物，进而提高了有机物的最终矿化程度。
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1.一种电磁协同氧化废水中有机物的方法，其特征在于：将电解质、辅助氧化剂、含多环芳烃、抗生素的有机废水置于电解槽中，在电压1～12V、电流密度1～20mA/cm2条件下氧化多环芳烃、抗生素污染物，实现多环芳烃、抗生素污染物的降解和矿化；其中电解槽包括壳体（1），壳体内下部设置有微孔曝气单元，微孔曝气单元包括曝气管（18）和若干个曝气片（5），气泵（2）通过控制阀（3）与曝气管一端连通，曝气管另一端分别与若干个曝气片（5）连通，曝气管和曝气片上均开有微孔；阳极（8）设置在壳体内中心处，阳极（8）上非接触式缠绕有螺线圈（9），电机的输出轴通过导电滑块与螺线圈连接，阴极Ⅰ（6）、阴极Ⅱ（7）为圆筒状电极，阴极Ⅱ（7）设置在阳极外侧且阴极Ⅱ和阳极之间设置有若干个曝气片，阴极Ⅰ（6）设置在阴极Ⅱ外侧且阴极Ⅱ与阴极Ⅰ之间设置有若干个曝气片，阴极Ⅰ（6）与壳体内侧壁之间设置有若干个曝气片；壳体顶部开有排气孔，环形负压吸气单元固定在壳体内顶部并形成气室（14），气室与顶部排气孔连通，壳体顶部设置有加药管（10），壳体底部设置有进水口（11）、储泥斗（13），壳体上部开有一个以上排水口（12），带
2.根据权利要求1所述电磁协同氧化废水中有机物的方法，其特征在于：电解质是包括但不限于碳酸、醋酸、次氯酸、磷酸、氢氧化铝、氢氧化锌、钠盐、磷盐、氯盐、铁盐，电解质的添加量为2～8mmol/L。
3.根据权利要求1所述电磁协同氧化废水中有机物的方法，其特征在于：辅助氧化剂选自过氧化氢、过氧化钠、过硫酸钠、氯水，辅助氧化剂的添加量为80~160mmol/L。
4.根据权利要求1所述电磁协同氧化废水中有机物的方法，其特征在于：在电解槽中添加金属离子，金属离子选自镍离子、钼离子、锆离子、铌离子，添加量为1～4mmol/L。
5.根据权利要求1所述电磁协同氧化废水中有机物的方法，其特征在于：带孔挡板为中空圆台状，曝气片为弧形片。
6.根据权利要求1所述电磁协同氧化废水中有机物的方法，其特征在于：环形负压吸气单元由圆板和固定在圆板中心处的圆筒（16）组成，圆板上带有2个以上的排风扇（17），圆筒上开有若干个气孔，圆筒穿过电机输出轴固定在壳体内顶部，圆盘与壳体内壁紧密配合并与壳体顶部形成环形气室（14）。
7.根据权利要求1所述电磁协同氧化废水中有机物的方法，其特征在于：阴极Ⅰ为网状或孔状电极，电极材料选自Ti、铁、碳、不锈钢；阴极Ⅱ为铁碳微电极，其是由铁网包裹铁碳微电解材料制得的圆筒状电极。
8.根据权利要求1所述电磁协同氧化废水中有机物的方法，其特征在于：阳极由基底和附着在基地上的活性层组成；基底材料选自多孔碳材料、金属氧化物、导电玻璃、导电陶瓷；活性层材料选自金属、金属氧化物；其中金属选自钛、铁、钴、镍、钌、钨、锑、铑、镧、铈、镨、镥、钪、钇。
9.根据权利要求1所述电磁协同氧化废水中有机物的方法，其特征在于：螺线圈磁场强度为50~200mT、空气流速为0.5~2m3/min。
...【技术特征摘要】
1.一种电磁协同氧化废水中有机物的方法，其特征在于：将电解质、辅助氧化剂、含多环芳烃、抗生素的有机废水置于电解槽中，在电压1～12v、电流密度1～20ma/cm2条件下氧化多环芳烃、抗生素污染物，实现多环芳烃、抗生素污染物的降解和矿化；其中电解槽包括壳体（1），壳体内下部设置有微孔曝气单元，微孔曝气单元包括曝气管（18）和若干个曝气片（5），气泵（2）通过控制阀（3）与曝气管一端连通，曝气管另一端分别与若干个曝气片（5）连通，曝气管和曝气片上均开有微孔；阳极（8）设置在壳体内中心处，阳极（8）上非接触式缠绕有螺线圈（9），电机的输出轴通过导电滑块与螺线圈连接，阴极ⅰ（6）、阴极ⅱ（7）为圆筒状电极，阴极ⅱ（7）设置在阳极外侧且阴极ⅱ和阳极之间设置有若干个曝气片，阴极ⅰ（6）设置在阴极ⅱ外侧且阴极ⅱ与阴极ⅰ之间设置有若干个曝气片，阴极ⅰ（6）与壳体内侧壁之间设置有若干个曝气片；壳体顶部开有排气孔，环形负压吸气单元固定在壳体内顶部并形成气室（14），气室与顶部排气孔连通，壳体顶部设置有加药管（10），壳体底部设置有进水口（11）、储泥斗（13），壳体上部开有一个以上排水口（12），带孔挡板（15）设置在排水口（12）下方，螺线圈、电机、阴极ⅰ、阴极ⅱ、阳极、气泵分别与电源连接。
2.根据权利要求1所述电磁协同氧化废水中有机物的方法，其特征在于：电解质是包括但不限于碳酸、醋酸、次氯酸、磷酸、氢氧化铝、氢氧化锌、钠盐、磷盐、氯盐、铁盐，电解质的添加量为2～8mmol/l。
3.根据权利要求1所述电磁协同氧...
【专利技术属性】
技术研发人员：瞿广飞，刘国军，高海均，赵晨阳，向珂仪，袁正，杨怡馨，
申请(专利权)人：铁骑力士食品有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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