[发明专利]一种微电池-类芬顿体系处理有机废水的方法

说明书

本发明属于环保技术领域，并公开了一种微电池‑类芬顿体系处理有机废水的方法，其特征在于，在有机废水中加入纳米零价金属和石墨烯复合材料，结合纳米零价金属的强氧化还原能力以及石墨烯局域超强导电性和高电子迁移率，电子云在纳米零价金属与石墨烯材料间发生了运动，从而形成微电池结构；该微电池结构与有机废水中的溶解氧发生类芬顿反应，形成微电池‑类芬顿体系，该微电池‑类芬顿体系产生的氧化性物质可将有机废水中的有机污染物高效去除。本发明结合纳米零价金属的强氧化还原能力以及石墨烯局域超强导电性和高电子迁移率，纳米零价金属与石墨烯材料形成微电池结构，极大地促进了类芬顿反应的氧化降解能力。

技术领域

本发明属于环保技术领域，更具体地，涉及一种微电池-类芬顿体系处理有机废水的方法。

背景技术

高级氧化法中的芬顿及类芬顿技术具有处理高效、成本低廉、易于实际应用等优点，是有机废水处理的重要方法之一；其核心机理是利用Fe(II)/Fe(III)在水体中的氧化还原循环催化H₂O₂生成具有强氧化性的·OH，从而实现对有机污染物的氧化去除。但是，均相芬顿体系存在pH适用范围窄(2.0～4.0)、反应产生大量铁泥、H₂O₂利用率不高等问题。为解决这些问题，有研究采用光催化、超声波、臭氧、电催化等技术联合芬顿反应形成类芬顿体系，但是这些联合工艺在提高处理效率的同时也增加了废水的处理成本。非均相类芬顿体系以固相铁催化剂代替均相Fe²⁺溶液，拓宽了pH应用范围，提高了H₂O₂的利用率，并且固相催化剂可重复利用。因此，研发高效非均相类芬顿催化剂、促进类芬顿体系中·OH的产生并且进一步简化类芬顿体系是该技术的关键瓶颈。

由于小尺寸效应和表面界面效应，纳米零价金属具有较大的比表面积、较多的表面活性位点和较强的氧化还原能力，可用作高效催化剂。石墨烯材料具有超大理论比表面积(可达2630m²/g)、局域超强导电性以及很高的载流子迁移率(室温下可达15000cm²/(V·s))，以石墨烯作为基体负载金属或金属氧化物颗粒的复合材料受到了广泛关注。但是，现有研究报道的该类催化剂均需在额外通入空气或氧气甚至外加H₂O₂的条件下发生类芬顿反应，其废水处理的成本仍然较高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种微电池-类芬顿体系处理有机废水的方法，利用纳米零价金属与石墨烯材料形成的微电池结构，大大促进类芬顿的氧化效果，从而高效去除水中有机污染物。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种微电池-类芬顿体系处理有机废水的方法，其特征在于，在有机废水中加入纳米零价金属和石墨烯复合材料，结合纳米零价金属的强氧化还原能力以及石墨烯局域超强导电性和高电子迁移率，电子云在纳米零价金属与石墨烯材料间发生了运动，从而形成微电池结构；该微电池结构与有机废水中的溶解氧发生类芬顿反应，形成微电池-类芬顿体系，该微电池-类芬顿体系产生的氧化性物质可将有机废水中的有机污染物高效去除。

进一步地，所述纳米零价金属为纳米Cu⁰和/或纳米Fe⁰。

进一步地，通过纳米零价金属和石墨烯与溶液中的饱和溶解氧反应自发生成H₂O₂，即该微电池-类芬顿体系不需要额外通入空气或氧气，也不需外加H₂O₂。

进一步地，该微电池-类芬顿体系的pH值范围为2.0～10.0。