[发明专利]一种电化学协同过氧化氢去除有机物的方法

说明书

本发明属于水处理技术领域，更具体地，涉及一种电化学协同过氧化氢去除有机物的方法。以含有过氧化氢、过渡金属离子和有机物的溶液为反应液，在低于5.0mA/cm²的低电流密度下，有机物与羟自由基发生电子转移反应，生成有机物自由基，所述有机物自由基之间或所述有机物自由基与所述有机物之间发生聚合反应，形成固态聚合物，通过固液分离去除固态聚合物，从而去除所述有机物。由此解决现有技术在高电流、高过氧化氢浓度或牺牲铁阳极的方式进行污染物去除方法中存在的氧化剂及能量消耗大、产生大量铁泥的技术问题，本发明还具有操作简便高效、可回收有机资源能源、减少有毒衍生物生成和降低后续生物处理过程难度等优点。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，更具体地，涉及一种电化学协同过氧化氢去除有机物的方法。

背景技术

现代工业化生产的蓬勃发展造成工业废水量的逐年增加，而此类废水中往往含有大量人工合成的难降解有机污染物。一方面，采用简单的物化处理方法不能够完全降解或者转移污染物，另一方面，生物处理技术往往不能满足处理难降解有毒有害污染物的要求。过氧化氢高级氧化技术，如：UV/H₂O₂、O₃/H₂O₂、芬顿及类芬顿技术等，通过产生具有强氧化性的·OH(E⁰＝1.8～2.7V)，可以将难降解有机污染物分解为可生物降解的小分子有机物甚至矿化，因而被认为是此类高浓度、难降解有机废水的一种有效的预处理手段。

传统的芬顿技术是利用H₂O₂和二价铁反应产生·OH，从而降解有机污染物。

H₂O₂+Fe²⁺→·OH+OH-+Fe³⁺

然而，Fe²⁺会随着·OH的产生逐渐消耗并转化为Fe³⁺，因此需要不断投入Fe²⁺以保证·OH的产生速率。一方面，Fe²⁺的不断投入在实际应用过程中是不经济的，另一方面，Fe²⁺的不断投入不仅会产生大量的铁泥，造成二次污染，而且过多的Fe²⁺会与·OH反应，导致氧化剂的浪费。

Fe²⁺+·OH→Fe³⁺+OH^-

将电化学与芬顿技术组合，可利用电极的氧化还原作用形成Fe²⁺和Fe³⁺的循环，有效降低总铁的投加量，其原理为：

(1)Fe⁰在阳极失去电子被氧化成Fe²⁺，Fe²⁺与H₂O₂反应后变成Fe³⁺，Fe³⁺在阴极还原成Fe²⁺继续与H₂O₂发生反应。

(2)Fe³⁺在阴极得到电子被还原成Fe²⁺，Fe²⁺与H₂O₂反应后变成Fe³⁺，Fe³⁺在阴极还原成Fe²⁺继续与H₂O₂发生反应。

通过控制反应条件，可以在反应体系中保持一个稳定的Fe²⁺浓度，维持·OH的产生速率，同时还能防止过多的Fe²⁺对·OH产生的淬灭效应，提高H₂O₂的利用率。