本发明专利技术涉及一种处理有机废水的微波电芬顿法及装置，在微波作用下采用掺硼金刚石膜电极作为电化学降解处理的阳极材料，通过电化学方法将有机污染废水进行高效处理。本发明专利技术利用掺硼金刚石膜电极在含二价铁离子的废水体系中持续产生氧化能力极强的羟基自由基，同时借助微波的热效应和非热效应原位活化掺硼金刚石膜电极，增加电极的活性，并且促进了有机污染物在降解过程中的传质过程，因而强化了电芬顿反应的氧化能力，有效地加快了矿化反应速率。与传统的芬顿和电芬顿法相比，处理效果得到了有效的增强，本方法操作简便，对有机废水的处理效果好，具有广阔的应用前景和开发潜力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用电化学方法处理有机污染废水
，尤其是涉及一种处理有机废水的微波电芬顿法及装置。
技术介绍
随着社会工业化的不断发展，全球的环境问题日渐突出，尤其是大量工农业污水和生活废水的排放使得水体遭受到有机物的严重污染；由于有机污染物呈现出种类繁多、物质结构复杂、有毒有害性强、浓度高等一系列特点，因此近些年来如何处理水体中的难生物降解有机污染物是环保研究中的重点和难点。近年来，以臭氧氧化、电化学氧化、光催化氧化、超声协同氧化等为代表的高级氧化技术的出现为我们提供了处理水体中污染物的新思路。高级氧化技术最显著的特点是以 羟基自由基为主要氧化剂，该技术通过由不同途径产生的羟基自由基诱发一系列自由基链反应，无选择地直接攻击水体中的各种污染物，直至将其降解为C02、H2O和其他矿物盐。由于羟基自由基比其它常见的氧化剂具有更高的标准电极电势(2. 80V，仅次于氟2. 87V)，氧化能力极强，反应活性极高，是水处理过程所需的理想氧化剂，所以不断提高羟基自由基的生成率和利用率是高级氧化技术的重要课题。电芬顿法可原位产生H2O2，只需在体系中加入少量的Fe2+即可持续产生大量-OH,费用低廉和操作简便，是一种很有发展潜力的废水处理方法。但是，在此过程中，H2O2的产生和利用率不高，部分Fe2+会与降解中间产物形成络合物，阻碍了 Fe2+的循环利用，影响了 -OH的产量，从而降低了电芬顿法的降解效果。因此发展电芬顿与其他氧化技术的联用是非常必要的。将电芬顿氧化与微波技术有机组合成为微波活化电芬顿氧化方法是一种解决上述问题的新型方法，它并非电芬顿氧化与微波氧化的简单叠加，而是两种技术的协同作用。利用这种方法降解有机污染物，除了发挥两种技术各自的优势，还通过耦合作用，得到了高效的降解效果。电极材料是电化学氧化技术的核心，选用的电极必须具有氧化能力强、可以在微波环境下持续工作这两个特点。传统的碳电极和金属氧化物电极在微波作用下极易损坏，工作寿命有限；而金属电极则对污染物的氧化降解能力不强。而且这些电极表面容易污染，因此不是电化学氧化与微波技术组合的理想电极材料。而采用微波等离子体气相沉积法制备得到的BDD电极，其电化学性质稳定，氧化能力强，适合于在微波环境中使用。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种氧化效率高、应用范围广的处理废水的微波电芬顿法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现打开蠕动泵使污水从存储池进入反应器，通过流量计控制其流量，然后在阳极和阴极间施加电压进行恒电流降解，同时启动微波炉施加微波强化电化学降解，根据待处理水样的情况，调节浸入水体中的电极实际工作面积、极间距、电流密度以及微波的功率即可。所述的污水的处理量为90-400ml，Fe2+的浓度为0. 05-0. 5mmol/L,阳极和阴极的面积均为2-20cm2,阴极和阳极间距为l_3cm,电流密度为5_80mA/cm2。所述的恒电流降解的处理时间为2_5h。所述的污水的处理量为200_300ml，微波炉的功率为110-200W。所述的污水为高浓度、高毒性以及难生物降解的污染物中任一种。该装置包括空气曝气装置、温度计、存储池、流量计、直流电源、阴极、阳极、蠕动泵、微波炉、冷凝管及反应器，所述的阴极、阳极分别插入反应器内，阳极和阴极通过直流电 源连接，反应器安置于微波炉中，管道一端插入反应器内，另一端依次穿过蠕动泵、流量计、冷凝管，插入存储池内，实现流动循环进样降解，所述的曝气装置、温度计插设在存储池内，所述的存储池与反应器之间的连接管道上设有流量计。所述的阴极为钛电极、钼电极或不锈钢电极中任一种。所述的阳极为掺硼金刚石膜电极。与现有技术相比，本专利技术使用该装置对甲基橙、2，4_ 二氯苯氧乙酸、邻苯二甲酸和苯甲酸等有机废水进行处理发现，以掺硼金刚石膜电极的微波电化学新方法的降解效果非常理想。与单独电芬顿氧化相比，相同时间内的去除率分别提高了 50% 160%，具有如下优点(I)本专利技术采用了微波技术与电芬顿氧化的协同方法。微波增强了电化学反应过程中电极与溶液之间的固液传质过程，充分发挥金刚石膜电极氧化能力强的特点；同时增强电芬顿反应过程中过氧化氢的生成与消耗，加速Fe2+络合物的分解，提高Fe2+的再生速率，有效促进电芬顿的反应速率；并减缓电极的钝化，使电极表面保持较多的活性位点，达到活化电极表面，保持电极活性的效果；微波有效地促进了羟基自由基的产生，加快降解速率，因此微波强化电芬顿氧化技术具有氧化效率高、应用范围广的特点。(2)由于本专利技术采用了掺硼金刚石膜电极为阳极材料，这种电极具有电势窗口宽、背景电流低、表面状态稳定、重现性好和耐腐蚀等其他电极所不具备的优点，通过直接氧化和产生羟基自由基的间接氧化可以达到普通电极难以比拟的降解效果。(3)掺硼金刚石膜电极非常稳定，不易被微波损坏，适合于在微波环境中长期工作，是电芬顿氧化与微波组合新方法的理想阳极材料。附图说明图I为微波强化电芬顿氧化废水处理装置的结构示意图。图中，I为空气曝气装置、2为温度计、3为存储池、4为流量计、5为直流电源、6为阴极、7为阳极、8为蠕动泵、9为微波炉、10为冷凝管、11为反应器。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例I一种处理废水的微波电芬顿法用的装置，其结构如图3所示，该装置包括空气曝气装置I、温度计2、存储池3、流量计4、直流电源5、阴极6、阳极7、蠕动泵8、微波炉9、冷凝管10及反应器11组成。阳极7采用掺硼金刚石膜电极，阴极6采用钛电极，其中其中阴极6、阳极7分别插入反应器11内，阳极7和阴极6通过直流电源5连接，反应器11安置于微波炉9中，管道一端插入反应器11内，另一端依次穿过蠕动泵8、流量计4、冷凝管10，插入存储池3内，实现流动循环进样降解。曝气装置I、温度计2插设在存储池3内，存储池3与反应器11之间的连接管道上设有流量计4。实施例2以甲基橙废水作为待处理水样水样的TOC为300mg/L，pH为3. 0，Fe2+为I. OmmoI/L,支持电解质硫酸钠的浓度为0. 05mol/L，体积为100ml。分别作为阳极和阴极的掺硼金刚石膜电极和钛电极的面积为 3. 5cm2,电极间距为1cm，电流密度为lOmA/cm2进行恒电流降解，微波的频率为2450MHz，功率为120W。以单独电芬顿降解作为对比试验进行效果比较。单独电芬顿氧化降解3h时的TOC去除率仅为38. 5%;采用微波强化掺硼金刚石膜电极电TOC氧化技术3h时的去除率大幅提闻至95. 8*%，去除率提闻了 148.8*%。实施例3以2，4- 二氯苯氧乙酸废水作为待处理水样水样的C0D&为200mg/L，pH为3. 0，Fe2+为I. OmmoI/L,支持电解质硫酸钠的浓度为0. 05mol/L，体积为100ml。分别作为阳极和阴极的掺硼金刚石膜电极和钛电极的面积为5. 5cm2,电极间距为1cm，电流密度为20mA/cm2进行恒电流降解，微波的频率为2450MHz，功率为120W。以单独电芬顿降解作为对比试验进行效果比较。单独电芬顿氧化降解3h时的CODcr去除率仅为65% ;采用微波强化掺硼金刚石膜电极电化学氧化技术3h时的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种处理有机废水的微波电芬顿法，其特征在于，微波电芬顿法包括以下步骤：打开蠕动泵使含二价铁离子的污水从存储池进入反应器，通过流量计控制其流量，然后在阳极和阴极间施加电压进行恒电流降解，同时启动微波炉施加微波强化电化学降解，根据待处理水样的情况，调节浸入水体中的电极实际工作面积、极间距、电流密度以及微波的功率即可。
【技术特征摘要】
1.一种处理有机废水的微波电芬顿法，其特征在于，微波电芬顿法包括以下步骤打开蠕动泵使含二价铁离子的污水从存储池进入反应器，通过流量计控制其流量，然后在阳极和阴极间施加电压进行恒电流降解，同时启动微波炉施加微波强化电化学降解，根据待处理水样的情况，调节浸入水体中的电极实际工作面积、极间距、电流密度以及微波的功率即可。2.根据权利要求I所述的一种处理有机废水的微波电芬顿法，其特征在于，所述的污水为含高浓度、高毒性以及难生物降解的污染物的污水。3.根据权利要求I所述的一种处理有机废水的微波电芬顿法，其特征在于，所述的污水中污染物的浓度为50-1000mg L'4.一种如权利要求I所述的处理有机废水的微波电芬顿法用的装置，其特征在于，该装置包括空气曝气装置(I)、温度计(2)、存储池(3)、流量计(4)、直流电源(5)、阴极(6)、阳极⑵、蠕动泵⑶、微波...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵国华，王宇晶，高俊侠，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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