[发明专利]一种高级氧化治污技术及设备

说明书

技术领域

本发明创造属于环保技术领域，具体是一种高级氧化治污技术及设备。

背景技术

现代工业特别是化工行业每年产生大量的污水和污泥，这些污染物有相当的数量直接排入自然环境中，严重威胁生态健康和人类生存，随着社会对环保问题日益重视，如何更有效的处理污水和污泥成为一个重要的研究课题。目前污水常用的处理方法为物理法、生物法及化学法，其中，物理法有重力分离、过滤、蒸发结晶和物理调节等方法，除去污水的漂浮物、悬浮物和油污等，分离污水中的非溶解性物质，但在处理过程中不能改变化学性质；生物法利用微生物的新陈代谢功能，将污水中呈溶解或胶体状态的有机物分解氧化为稳定的无机物质，使污水得到净化，常用的有活性污泥法和生物膜法，生物法处理程度比物理法要高；化学法是利用化学反应作用来处理或回收污水的溶解物质或胶体物质的方法，多用于工业废水，常用的有混凝法、中和法、氧化还原法、离子交换法等，化学处理法处理效果好、费用较高，多用作进一步的处理生化处理后的出水，提高出水水质。

对于污泥的处理，常采用填埋、焚烧、农用等方法，但化工污泥中含有大量的化学物质，直接采用上述方法会污染环境，是明令禁止的行为。化工污泥一般采用微生物捕食、热水解、内源代谢等方法，但一般处理成本过高。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明创造提出一种高级氧化治污技术及设备，具体如下：

一种高级氧化治污技术，采用电解催化方法制得羟基自由基，由羟基自由基对污水/泥进行氧化治污；

所述羟基自由基的制备方法为：

使用钛作为阳极，不锈钢作为阴极，污水/泥作为溶液；阳极和阴极外接直流电源，在阳极和阴极之间得到槽电压；阳极和阴极之间构成反应室；把添加负载钛氧化物的活性炭作为催化剂置于反应室内，同时，向反应室内照射紫外线，制得羟基自由基；把污水/泥作为溶液介质置于反应室内，用制得羟基自由基进行治污处理；

所述羟基自由基的产生的方法包括：

a、将污水/泥的ph值预调到8～9值，在槽电压的作用下，活性炭与负载在其表面的钛氧化物形成反应电流，在活性炭的表面发生电解反应；

由于钛氧化物为半导体，在电场中会有“空穴”效应，具有强大的吸引电子的能力，使污水/泥中的水分子和氢氧根离子在钛氧化物的催化下，失去一个电子，生成羟基自由基；

b、在紫外线的作用下，钛氧化物的表面发生催化光反应，使水分子和氢氧根离子通过空穴反应生成羟基自由基；

c、空穴反应过程中，水分子和氢氧根离子所失去的电子可与氧气发生电子反应，产生羟基自由基；

空穴反应：

电子反应：

O₂+e^-→·O₂^-

H₂O+·O₂^-→·OOH+OH^-

2·OOH→O₂+H₂O₂

·OOH+H₂O+e^-→OH^-+H₂O₂

H₂O₂+e^-→·OH+OH^-

在槽电压的作用下，钛氧化物在活性炭的表面形成数量极多的微电极，活性炭本身具有吸附能力，将污水/泥中的有机物吸附在其表面，微电极在钛氧化物附近生成羟基自由基，对吸附在活性炭表面的有机物产生氧化还原反应，使有机物降解。

所述钛氧化物为纳米级二氧化钛。槽电压为15V～20V。

负载钛氧化物活性炭催化剂的制备方法为：

先把TiOSO₄水溶液、尿素及活性炭混合，不断搅拌；TiOSO₄水溶液与尿素生成均匀的TiO(OH)₂沉淀，活性炭吸附生成的TiO(OH)₂沉淀；

反应完成后，将吸附TiO(OH)₂的活性炭取出，在70℃～90℃条件下烘干10h～12h；再放入马弗炉中在450℃～500℃煅烧2h～2.5h，取出，制得负载二氧化钛活性炭；制得的二氧化钛粒径为10～20nm；

所述活性炭为柱状结构活性炭，粒度