[发明专利]电化学阴极催化臭氧氧化去除水中有机污染物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学阴极催化臭氧氧化降解水中有机污染物的方法，属于水处理领域。

背景技术

近年来，针对地表水及污水厂二级出水中频繁检出的内分泌干扰物、药物及个人护理用品、农药以及有机化工污染物，臭氧氧化工艺由于能有效去除这些有机微污染物而在全世界范围内广泛应用。臭氧氧化工艺在实际水体中对污染物的去除分为直接臭氧氧化和间接产生的羟基自由基氧化，对于与臭氧反应活性较高的物质如酚、胺类、不饱和烃类物质，其与臭氧反应的二级速率常数k>10³M^-1s^-1，主要被臭氧直接氧化去除；但对于臭氧难氧化的物质(k<10M^-1s^-1)如莠去津、MTBE，则主要通过间接产生的羟基自由基氧化去除。为了更有效地去除臭氧难氧化性物质，很多方法被用来促进臭氧分解产生羟基自由基，如与过氧化氢联用、使用非均相催化剂、UV/O₃、O₃/超声等等。

现有的催化臭氧氧化工艺尽管都能有效促进臭氧分解产生羟基自由基，但都存有利弊。O₃/H₂O₂工艺普遍应用于水中难降解有机物的降解，但所投加的过氧化氢不能有效利用，被大量剩余，会影响后续的生物活性炭工艺或由于消耗余氯而影响后续的消毒工艺；UV/O₃工艺具有操作简单容易控制等优点，但UV光子摄入效率受水质影响较大，并存在无用消耗O₃等问题；非均相催化剂如金属氧化物能明显促进臭氧分解产生羟基自由基，但会存在金属离子泄漏造成二次污染等问题；由于超声能有效强化臭氧分解而提出O₃/超声高级氧化工艺，但存在高能耗的问题。

综上所述，现有的催化臭氧氧化工艺中存在催化剂大量流失、水质影响较大、高能耗和难操作的问题。

发明内容

本发明的目的是要解决现有的催化臭氧氧化工艺中存在催化剂大量流失、水质影响较大、高能耗和难操作的问题，而提供电化学阴极催化臭氧氧化去除水中有机污染物的方法。

电化学阴极催化臭氧氧化去除水中有机污染物的方法，具体是按以下步骤完成的：将待处理有机物污染的水注入电化学阴极催化臭氧氧化接触室中，然后采用臭氧气体曝气方式或臭氧饱和溶液方式投加臭氧，并在臭氧的投加量为0.1mg/mgTOC～100mg/mgTOC下处理10s～20min，然后在臭氧的投加量为0.1mg/mgTOC～100mg/mgTOC和阴极电极电压为+2.0V～-2.5V下处理2min～40min，即完成对待处理有机物污染的水处理。

本发明优点：本发明利用电化学阴极催化臭氧氧化接触室，先在臭氧的投加量为0.1mg/mgTOC～100mg/mgTOC下，水体背景成分如天然腐殖酸快速消耗臭氧产生自由基进行氧化降解有机物，然后在臭氧的投加量为0.1mg/mgTOC～100mg/mgTOC和阴极电极电压为+2.0V～-2.5V下完成去除水中有机污染物过程，在前阶段快速与臭氧反应的物质被消耗后，臭氧分解缓慢，就需要利用催化作用促进臭氧分解产生羟基自由基来强化对有机污染物的氧化去除。电化学阴极催化臭氧氧化过程是利用电化学阴极将电子传递给臭氧，产生臭氧自由基，在天然水体水质条件下，臭氧自由基快速分解产生羟基自由基。这是一种以臭氧氧化为基础的高级氧化技术，可高效促进臭氧分解降解有机污染物，而且该方法应用灵活、成本廉价、操作简便、处理效率高（与单独臭氧处理相比，能明显促进臭氧臭氧分解产生羟基自由基，对有机物的去除率提高了20%～50%），能在大规模工程中推广使用。

附图说明

图1是具体实施方式二所述的电化学阴极催化臭氧氧化接触室的结构示意图；

图2是具体实施方式三所述的电化学阴极催化臭氧氧化接触室的结构示意图；

图3是具体实施方式四所述的电化学阴极催化臭氧氧化接触室的结构示意图；

图4是莠去津浓度-时间曲线图，图中●表示试验一的莠去津浓度-时间曲线图，图中■表示试验一对比试验的莠去津浓度-时间曲线图；

图5是莠去津浓度-时间曲线图，图中●表示试验二的莠去津浓度-时间曲线图，图中■表示试验二对比试验的莠去津浓度-时间曲线图；

图6是莠去津浓度-时间曲线图，图中●表示试验三的莠去津浓度-时间曲线图，图中■表示试验三对比试验的莠去津浓度-时间曲线图。

具体实施方式