[发明专利]用于降解污水中苯酚的纳米石墨掺杂氧化钌电极电催化氧化反应装置及其降解方法

说明书

用于降解污水中苯酚的纳米石墨掺杂氧化钌电极电催化氧化反应装置及其降解方法。本发明具体涉及一种用于降解污水中苯酚的纳米石墨掺杂氧化钌电极电催化氧化反应装置及其降解方法。本发明是要解决现有阳极直接催化氧化降解有机污染物效率低的问题。它由由反应槽、阳极板、阴极板和布气管组成。方法：将含苯酚污水从进水管路通入到布水管内，向反应槽内注水，当水位没过阳极板和阴极板的上端时，关闭进水阀，然后接通电源使阳极板和阴极板带电，同时通过进气管路向布气管通气，当含苯酚污水降解到出水指标时，打开排水阀，将合格出水排出。本发明用于降解用于降解污水中苯酚。

技术领域

本发明具体涉及一种用于降解污水中苯酚的纳米石墨掺杂氧化钌电极电催化氧化反应装置及其降解方法。

背景技术

由于工业化进程的加快以及人类用水量的不断增加，人类面临着严重的水资源匮乏问题。可是水污染问题却越来越来严重。在我国废水来源中，工业废水占很大的比重，其中以苯酚为代表的含酚有机污染物是危害最大、种类最多的有机污染物之一。苯酚侵犯中枢神经，引起骨髓刺激，危害人类健康、降低农作物产量和质量、影响渔业生产、导致生态环境的破坏和退化。含酚废水主要来源于焦化、炼油、煤气、制药工业、酚醛树脂生产厂等，城市中排放的大量粪便污水也是水体中酚污染物的重要来源。苯酚属于生物难降解有机物，它对生物处理有强抑制作用。此外由于含酚工业废水排放量大、浓度高、毒性强，常规处理手段如物理吸附法、萃取法、膜分离技术、臭氧氧化法、光催化氧化法等对这类废水或者处理效果较差、费用太高，或者存在二次污染、后续处理困难，传统处理工艺效果已不明显。在处理污废水方面，电催化氧化法是当下的研究热门之一。其主要优势有催化效率稳定，氧化剂利用率高达95％以上，催化电极使用寿命长，工艺简洁，操作便捷，工程投资省，运行费用低等。电催化氧化技术是一种实验装置简单，操作可控方便，无二次污染的处理手段。

阳极直接催化氧化过程的研究已相对成熟，而使阴极与阳极达到协同催化降解有机污染物则是近年来研究的热点。目前主要采用惰性材料作为阴极的材料，而这类惰性阴极材料会发生析氢副反应(2H+2e-→H₂↑)，阴极析氢副反应的发生会抑制氧还原反应产生过氧化氢，所以氧还原反应慢。此外在电极上氢的析出反应都伴随着较大的超电势，没有与阳极达到协同降解的目的，使有机污染物的降解效果大大降低。

发明内容

本发明是要解决现有阳极直接催化氧化降解有机污染物效率低的问题，而提供一种用于降解污水中苯酚的纳米石墨掺杂氧化钌电极电催化氧化反应装置及其降解方法。

本发明用于降解污水中苯酚的纳米石墨掺杂氧化钌电极电催化氧化反应装置由反应槽、阳极板、阴极板和布气管组成，反应槽连接有进水管路和出水管路，进水管路和出水管路上分别安装有进水阀和排水阀，阳极板和阴极板相对设置在反应槽内且与外部的直流电源相连；所述反应槽的内腔上部还设置有布水管；所述布气管设置在反应槽的底部且与外部的进气管路相连，所述布气管上均布有若干个曝气头。

本发明用于降解污水中苯酚的纳米石墨掺杂氧化钌电极电催化氧化反应装置的降解方法是按以下步骤进行：

将含苯酚污水从进水管路通入到布水管内，向反应槽内注水，当水位没过阳极板和阴极板的上端时，关闭进水阀，然后接通电源使阳极板和阴极板带电，同时通过进气管路向布气管通气，当含苯酚污水降解到出水指标时，打开排水阀，将合格出水排出。

本发明的有益效果是：

本发明不需要额外添加化学试剂，利用两电极间的转移电子作为反应试剂，氧气一方面可起到曝气复氧作用，结合微纳米气泡技术，为催化氧化提供充足氧气，氧气作为还原剂的主要原料，不需要额外添加化学试剂，利用电极反应催化氧气还原生成羟基自由基的强氧化剂对有机物进行开环降解。另一方面可增加水体扰动，强化电化学处理效果。该装置对设备要求低，原料价廉易得，便于在实际生产中大规模应用，具有较高的实用化价值。

附图说明

图1为用于降解污水中苯酚的纳米石墨掺杂氧化钌电极电催化氧化反应装置的结构示意图；