專利名稱：一種用于陰極電芬頓工藝的陰極制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于用電化學(xué)方法處理有機(jī)污染污水技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種用于陰極電芬頓エ藝的陰極制備方法。
背景技術(shù)：
隨著社會的發(fā)展，對有機(jī)污水的有效處理和利用成為人們普遍關(guān)注的問題。近年來，國家對環(huán)境治理非常重視，這使很多企業(yè)對自身用水的處理也重視起來，迫切需要相應(yīng)的污水處理技術(shù)和設(shè)備，為節(jié)能減排，污水治理及其回用服務(wù)。長期以來生物難降解有機(jī)廢水的處理技術(shù)一直是環(huán)境治理中的難點(diǎn)。傳統(tǒng)的生物法在處理這類有機(jī)物時顯得無能為力?，F(xiàn)今廣泛使用的方法有混凝沉淀、吸附、化學(xué)氧化、離子交換等，但都需要消耗較多的化學(xué)藥品和原材料，費(fèi)用較高，操作復(fù)雜，并存在二次污染問題。 高級氧化工藝(Advanced Oxidation Process,簡稱AOPs)又稱深度氧化技術(shù)，因?yàn)榫哂蟹磻?yīng)速度快、處理完全、無公害、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)逐漸引起了世界各國的重視，并相繼開展了該方向的研究與開發(fā)工作。目前普遍認(rèn)為這ーエ藝以產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的羥基自由基為特點(diǎn)，在高溫、高壓、電、超聲、光輻照、催化劑等反應(yīng)條件下，使大分子難降解有機(jī)物氧化降解成低毒或無毒的小分子物質(zhì)甚至完全礦化成ニ氧化碳和水。在眾多高級氧化工藝中芬頓高級氧化法因其エ藝相對成熟、簡單、不需要特殊的裝置即可實(shí)現(xiàn)，而且鐵作為氧化反應(yīng)的反應(yīng)物與催化劑，有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，所以逐漸引起了國內(nèi)外的重視。但是，單純的芬頓高級氧化工藝處理高濃度有機(jī)廢水同樣有其不盡如人意之處，例如過氧化氫消耗量大，生成的含鐵污泥需要進(jìn)ー步處置等。而陰極電芬頓技木通過陰極曝氣生成過氧化氫，同時陰極表面還原Fe3+為Fe2+使電解池中陰極附近形成芬頓反應(yīng)區(qū)，同時陽極也可以通過電氧化降解部分有機(jī)物，因此電芬頓技術(shù)避免了傳統(tǒng)芬頓エ藝的弊端，同時通過適當(dāng)エ藝調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)對大部分難降解有機(jī)物的無害化轉(zhuǎn)化。電芬頓エ藝可以作為エ業(yè)有機(jī)廢水的主要處理技術(shù)、廢水的預(yù)處理或者深度處理技術(shù)而應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前市場上銷售的陰極電芬頓水處理設(shè)備是ー種用于處理有機(jī)物污染污水的設(shè)備，該產(chǎn)品主要由反應(yīng)池、陰極、陽極、曝氣設(shè)備等裝置組成。其陰極材料主要包括石墨、活性炭纖維、金屬板、金屬網(wǎng)等。缺點(diǎn)是陰極反應(yīng)生成H2O2濃度不高，電極材料不耐用，制備エ藝復(fù)雜且價格昂貴等，致使電芬頓エ藝的投資和運(yùn)行費(fèi)用高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種高效、廉價且制備方法簡單的電芬頓陰極材料。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)
用于陰極電芬頓エ藝的陰極制備方法，是在20°C環(huán)境溫度條件下，采用溶液浸潰法對預(yù)處理后的鐵基陰極材料進(jìn)行處理，使其表面負(fù)載質(zhì)量比為O. 2% O. 7%的其它金屬，然后置于烘箱內(nèi)烘干。所述的鐵基陰極材料為金屬加工行業(yè)產(chǎn)生的鐵金屬刨花，包括各種碳素鋼、合金鋼材料加工產(chǎn)生的刨花。所述的預(yù)處理鐵基陰極材料是在20°C環(huán)境溫度且勻速攪拌的條件下，采用5%質(zhì)量濃度的鹽酸溶液浸泡鐵基陰極材料30分鐘，然后取出鐵基陰極材料并用去離子水清洗數(shù)遍，直至清洗后的去離子水PH值為7±0. 5。所述的溶液浸潰法是在勻速攪拌的條件下，將鐵基陰極材料浸泡于一定濃度的金屬鹽溶液中，反應(yīng)2小時，使溶液中的金屬離子與鐵原子發(fā)生反應(yīng)還原為金屬單質(zhì)并沉積于鐵基陰極材料表面。
所述的其它金屬包括Ag、Ti。所述的烘干步驟是在常壓、不通N2等保護(hù)氣的條件烘干4小時，溫度為105±2°C。所述的金屬鹽溶液包括AgN03、TiCl30所述的金屬鹽溶液的濃度，是根據(jù)鐵基陰極材料質(zhì)量、金屬需求負(fù)載量和金屬鹽溶液體積計算后獲得的濃度值，其關(guān)系為鐵基陰極材料質(zhì)量乘以金屬需求負(fù)載量再除以可以將鐵基陰極材料全部浸沒的金屬鹽溶液體積。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是
I.相同反應(yīng)條件下，與普通石墨板陰極和鐵金屬網(wǎng)相比，本雙金屬電極具有更高的H2O2生成活性，能夠維持更高的亞鐵離子濃度，同時也具有更高的降解有機(jī)物的效果。2.金屬加工產(chǎn)生的鐵刨花作為陰極降低了電極投資成本，同時也是廢物有效利用的手段。有益效果對比
例I:不同陰極材料對電芬頓降解脫色甲基橙溶液效果的影響 反應(yīng)目標(biāo)溶液體積750mL 反應(yīng)目標(biāo)溶液甲基橙濃度為O. 05mmol ·じ1 PH值為3
Na2SO4 濃度為 14. OHmmoI · L 1FeSO4 濃度為 O. 27mmol ·じ1空氣流速0. Im3A槽壓為5V
陰極陽極電極面積均為11.5cmX9cm Fe/Ti雙金屬陰極材料Ti負(fù)載量為O. 5%
Fe/Ag雙金屬陰極材料Ag負(fù)載量為O. 5%
以石墨為陽扱，分別以石墨、鐵基陰極材料、Fe/Ti鈦雙金屬陰極材料、Fe/Ag雙金屬陰極材料為陰極，考察不同陰極對甲基橙溶液電芬頓方法降解的影響，處理前后甲基橙溶液脫色率如表I所示。表I實(shí)施例I不同陰極材料降解甲基橙溶液脫色率影響
時間(min)]5 I=IO ]20 [30
石墨陰極:26.5% 42. 4% 64. 8% 78. 8%
鐵基陰極材料す30· 9% I42. 9%]68· 4% [80. 9%
權(quán)利要求
1.一種用于陰極電芬頓エ藝的陰極制備方法，其特征是在20°c環(huán)境溫度條件下，采用溶液浸潰法對預(yù)處理后的鐵基陰極材料進(jìn)行處理，使其表面負(fù)載質(zhì)量比為O. 2% O. 7%的其它金屬，然后置于烘箱內(nèi)烘干。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種用于陰極電芬頓エ藝的陰極制備方法，其特征是所述的鐵基陰極材料為金屬加工行業(yè)產(chǎn)生的鐵金屬刨花，包括各種碳素鋼、合金鋼材料加工產(chǎn)生的刨花。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種用于陰極電芬頓エ藝的陰極制備方法，其特征是所述的預(yù)處理鐵基陰極材料是在20°C環(huán)境溫度且勻速攪拌的條件下，采用5%質(zhì)量濃度的鹽酸溶液浸泡鐵基陰極材料30分鐘，然后取出鐵基陰極材料并用去離子水清洗數(shù)遍，直至清洗后的去尚子水pH值為7±0· 5。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種用于陰極電芬頓エ藝的陰極制備方法，其特征是所述的溶液浸潰法是在勻速攪拌的條件下，將鐵基陰極材料浸泡于一定濃度的金屬鹽溶液中，反應(yīng)2小時，使溶液中的金屬離子與鐵原子發(fā)生反應(yīng)還原為金屬單質(zhì)并沉積于鐵基陰極材料表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種用于陰極電芬頓エ藝的陰極制備方法，其特征是所述的其它金屬包括Ag、Ti。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種用于陰極電芬頓エ藝的陰極制備方法，其特征是所述的烘干步驟是在常壓、不通N2等保護(hù)氣的條件烘干4小時，溫度為105±2°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種用于陰極電芬頓エ藝的陰極制備方法，其特征是所述的金屬鹽溶液包括AgN03、TiCl30
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種用于陰極電芬頓エ藝的陰極制備方法，其特征是所述的金屬鹽溶液的濃度，是根據(jù)鐵基陰極材料質(zhì)量、金屬需求負(fù)載量和金屬鹽溶液體積計算后獲得的濃度值，其關(guān)系為鐵基陰極材料質(zhì)量乘以金屬需求負(fù)載量再除以可以將鐵基陰極材料全部浸沒的金屬鹽溶液體積。
全文摘要
本發(fā)明屬于用電化學(xué)方法處理有機(jī)污染污水技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種用于陰極電芬頓工藝的陰極制備方法。該方法是在20℃環(huán)境溫度條件下，采用溶液浸漬法對預(yù)處理后的鐵基陰極材料進(jìn)行處理，使其表面負(fù)載質(zhì)量比為0.2%～0.7%的其它金屬，然后置于烘箱內(nèi)烘干。此方法生產(chǎn)的陰極在相同反應(yīng)條件下，與普通石墨板陰極和鐵金屬網(wǎng)相比，本雙金屬電極具有更高的H2O2生成活性，能夠維持更高的亞鐵離子濃度，同時也具有更高的降解有機(jī)物的效果。金屬加工產(chǎn)生的鐵刨花作為陰極降低了電極投資成本，同時也是廢物有效利用的手段。
文檔編號C02F1/461GK102674525SQ201110061259
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月15日
發(fā)明者楊春維 申請人:吉林師范大學(xué)