CN104372371B - 一种过氧化氢发生器及用于有机废水电芬顿处理的方法 - Google Patents

一种过氧化氢发生器及用于有机废水电芬顿处理的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104372371B
CN104372371B CN201410497594.1A CN201410497594A CN104372371B CN 104372371 B CN104372371 B CN 104372371B CN 201410497594 A CN201410497594 A CN 201410497594A CN 104372371 B CN104372371 B CN 104372371B
Authority
CN
China
Prior art keywords
generator
waste water
hydrogen peroxide
cathode
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410497594.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104372371A (zh
Inventor
周明华
于新民
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nankai University
Original Assignee
Nankai University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nankai University filed Critical Nankai University
Priority to CN201410497594.1A priority Critical patent/CN104372371B/zh
Publication of CN104372371A publication Critical patent/CN104372371A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104372371B publication Critical patent/CN104372371B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/28—Per-compounds
    • C25B1/30—Peroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/467—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction
    • C02F1/4672—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electrooxydation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/722—Oxidation by peroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
    • C02F2305/02—Specific form of oxidant
    • C02F2305/026—Fenton's reagent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

本发明提出了一种H2O2发生器，具有高效、节能的特点。其基本构型是空气扩散阴极置中间的双电极结构，且阴、阳电极平行放置。与传统的单电极H2O2发生器相比，该H2O2发生器不仅能产生较高浓度的H2O2，而且电耗可降低60％以上。以此H2O2发生器为基础的电芬顿技术对较宽浓度范围的有机废水均有较好的处理效果，可作为难降解有机废水预处理或深度处理。

Description

一种过氧化氢发生器及用于有机废水电芬顿处理的方法
技术领域
本发明属于环境工程技术领域，主要涉及一种过氧化氢发生器的构型设计以及将此发生器应用于有机废水的电芬顿处理。
背景技术
电芬顿主要利用电化学阴极还原产生过氧化氢(H2O2)，并在外加铁盐等催化剂条件下形成具有强氧化性的羟基自由基，从而无选择性的降解有机污染物。因其高效、环境友好等特点，在化工、染料、制药等难降解废水的处理方面显示了较好的应用前景。利用电芬顿技术对有机废水处理的优劣程度主要取决于高效阴极，阴极H2O2的产量越大、电流效率越高越有利于提升处理能效。研究表明，碳材料是产H2O2的良好材料，常用的阴极材料包括：石墨、碳毡、碳海绵、发泡玻璃碳、碳纤维、碳纳米管以及气体扩散电极(GDE)等。由于常规条件下，氧气在水溶液中的溶解度较低，从而影响了阴极电化学还原性能，而GDE克服了低溶解氧对H2O2产量的限制，被认为是产H2O2的最佳电极。
但目前使用的电芬顿***中，GDE通常采用单电极结构，且阴极面朝下，此构型不仅影响阴阳两极之间电子的传质和反应，更增加了处理的电耗。并且，这种两电极不平行放置的体系也极大的影响了该技术的放大和应用。因此，如何创新阴阳两极平行放置的高效GDE，构建高效H2O2发生器并应用于污染物的电芬顿处理十分有必要。
发明内容
本发明的H2O2发生器，其特征在于：圆筒型密封的气体扩散阴极置于反应器中间，由一个空气进气口、一个出气口和两个以导线相连的气体扩散电极片构成。该阴极与两片阳极平行放置，两极间距为0.3-3cm。过氧化氢发生过程，通过调节空气流量0.05-0.8L/min和阴极电流密度5-100mA/cm2控制产过氧化氢产量。
本发明处理有机废水的方法如下：将有机废水调节pH值为2-5，并加入亚铁0.1-1mM，启动上述H2O2发生器，根据废水水质控制合适空气流量、阴极电流密度，即可进行废水处理。
本发明具有以下的突出特点和有益效果：
(1)该H2O2发生器可以高效地产生高浓度的H2O2。在电流密度为50mA/cm2、pH＝7条件下，3h后H2O2产量高达2000mg/L以上。
(2)该H2O2发生器较传统单电极H2O2发生器更高效节能，产H2O2的单位电耗不到为传统发生器的36％。
(3)以该H2O2发生器为基础的电芬顿***对有机废水浓度适应范围广，既可用作低浓度废水的深度处理，也可用于较高浓度废水的预处理。
附图说明
图1为H2O2发生器构型
图2为H2O2发生器与传统H2O2发生器的H2O2产量及电流效率对比
图3为不同浓度酒石黄废水的电芬顿处理效果
具体实施方式
本发明通过以下实例结合附图进一步详述。
(1)本发明的H2O2发生器的构型
H2O2发生器的构型图如图1所示。圆筒型密封的气体扩散阴极置于反应器中间，由一个空气进气口、一个出气口和两个以导线相连的气体扩散电极片构成。该阴极与两片阳极平行放置。过氧化氢发生过程，通过调节空气流量和阴极电流密度控制产过氧化氢产量。
(2)H2O2发生器与传统的H2O2发生器的比较
该实例比较了H2O2发生器与传统的H2O2发生器在各个方面的效果。实验条件如下：体积为200mL，pH＝7，电解质为0.05M无水硫酸钠，空气流速为0.5L/min，电流密度为7.1mA/cm2。如图2，3h后，新型H2O2发生器可产生的H2O2量为566mg/L，而传统的H2O2发生器的H2O2产量只有487mg/L。如表1所示，相同电流密度下(7.1mA/cm2)，传统的H2O2发生器产单位过氧化氢的电耗为24kWh/kg，而新型H2O2发生器却仅为8.6kWh/kg，不及传统H2O2发生器的36％，大大节约了电耗；此外，新型H2O2发生器的电流效率比传统的H2O2发生器要高10％-20％。
表1与传统过氧化氢发生器的能效对比
(3)H2O2发生器对酒石黄废水的电芬顿处理
本实例比较了该H2O2发生器对不同浓度(200、500、1000mg/L)酒石黄废水的电芬顿处理效果，如图3所示。实验条件如下：体积为200mL，pH＝3，0.4mM FeSO4·7H2O、电解质为0.05M无水硫酸钠，空气流速为0.5L/min，电流密度为35.7mA/cm2。200、500、1000mg/L的酒石黄废水的脱色率分别在15、30、60min达到95％以上，TOC去除率在2h后分别为89.7％、72.8％、66.1％。说明以该H2O2发生器为基础的电芬顿***对低、中、高浓度的有机废水均有较好的处理效果。
综上所述，该H2O2发生器能更节能地提高H2O2产量，克服常规电芬顿技术处理废水电耗过大的问题，且对较宽浓度范围的有机废水有较好的处理效果。

Claims (3)

1.一种H2O2发生器的构型，其特征在于：圆筒型密封的气体扩散阴极置于反应器中间，由一个空气进气口、一个出气口和两个以导线相连的气体扩散电极片构成；该阴极与两片阳极平行放置，两极间距为0.3-3cm；过氧化氢发生过程，通过调节空气流量0.05-0.8L/min和阴极电流密度5-100mA/cm2控制产过氧化氢产量。
2.根据权利要求1所述构型，其特征在于阳极为金属氧化物电极，阴极为空气扩散电极。
3.一种电芬顿处理废水方法，其特征在于：将有机废水调节pH值为2-5，并加入亚铁0.1-1mM，启动权利要求1中的H2O2发生器，根据废水水质控制合适空气流量、阴极电流密度，即可进行废水处理。
CN201410497594.1A 2014-09-24 2014-09-24 一种过氧化氢发生器及用于有机废水电芬顿处理的方法 Active CN104372371B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410497594.1A CN104372371B (zh) 2014-09-24 2014-09-24 一种过氧化氢发生器及用于有机废水电芬顿处理的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410497594.1A CN104372371B (zh) 2014-09-24 2014-09-24 一种过氧化氢发生器及用于有机废水电芬顿处理的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104372371A CN104372371A (zh) 2015-02-25
CN104372371B true CN104372371B (zh) 2017-10-17

Family

ID=52551556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410497594.1A Active CN104372371B (zh) 2014-09-24 2014-09-24 一种过氧化氢发生器及用于有机废水电芬顿处理的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104372371B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105036260A (zh) * 2015-07-02 2015-11-11 南开大学 一种连续流滤过式电芬顿高效处理有机废水的方法
CN112939154A (zh) * 2021-01-26 2021-06-11 哈尔滨工业大学 一种微气泡曝气式旋转电芬顿阴极及其应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1115341A (zh) * 1994-07-21 1996-01-24 袁建华 阴极水溶液中添加非离子型催化剂的碱性过氧化氢发生器
CN1396121A (zh) * 2002-08-22 2003-02-12 上海交通大学 双极氧化电化学废水处理方法
CN101434429A (zh) * 2008-12-12 2009-05-20 清华大学 一种电化学还原与氧化结合处理含氯有机废水的装置及方法
CN201358182Y (zh) * 2009-01-15 2009-12-09 杭州生源医疗保健技术开发有限公司 用现场发生的芬顿试剂进行水处理的装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002275671A (ja) * 2001-03-14 2002-09-25 Permelec Electrode Ltd 過酸化水素水の製造方法
JPWO2003097535A1 (ja) * 2002-05-17 2005-09-15 新日本石油株式会社 水溶性金属加工用油剤の希釈水、その製造装置、クーラント液、及びクーラント液製造装置
CN102838189B (zh) * 2012-09-13 2013-08-28 大连海事大学 一种类电芬顿多功能处理船舶压载水的装置与方法
CN103695958B (zh) * 2013-12-13 2017-03-29 南开大学 一种高效产过氧化氢的空气扩散阴极的构型和制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1115341A (zh) * 1994-07-21 1996-01-24 袁建华 阴极水溶液中添加非离子型催化剂的碱性过氧化氢发生器
CN1396121A (zh) * 2002-08-22 2003-02-12 上海交通大学 双极氧化电化学废水处理方法
CN101434429A (zh) * 2008-12-12 2009-05-20 清华大学 一种电化学还原与氧化结合处理含氯有机废水的装置及方法
CN201358182Y (zh) * 2009-01-15 2009-12-09 杭州生源医疗保健技术开发有限公司 用现场发生的芬顿试剂进行水处理的装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Electrochemical generation of H2O2 in low ionic strength media on gas diffusion cathode fed with air;Marco Panizza等;《Electrochimica Acta》;20080803;第54卷(第2期);第876-878页 *
电芬顿法去除兰炭废水COD;毕强等;《环境工程学报》;20121231;第6卷(第12期);第4310-4314页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN104372371A (zh) 2015-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103872368B (zh) 交互式三室生物燃料电池装置及其应用于废水脱氮的方法
CN103539296B (zh) 处理高浓度难生物降解有机废水的方法及其装置
CN112047438A (zh) 一种利用双阴极电芬顿连续流处理有机废水的方法
CN103588307B (zh) 一种处理染料废水的方法
HK1092215A1 (en) Bio-electrochemical process for producing hydrogen
CN103695958B (zh) 一种高效产过氧化氢的空气扩散阴极的构型和制备方法
CN103496764B (zh) 一种适合近中性有机废水处理的非均相电芬顿方法
Qin et al. Passive separation of recovered ammonia from catholyte for reduced energy consumption in microbial electrolysis cells
JP2010539919A5 (zh)
CN105951117B (zh) 一种低成本生产高纯度过氧化氢和氢气的电解方法
CN210656331U (zh) 一种耦合微生物燃料电池和电芬顿***的污水处理装置
CN103094597A (zh) 高效同步脱氮除碳微生物燃料电池
CN107204479A (zh) 一种联用超声和碱促进污泥微生物电解产氢的方法
CN102616925B (zh) 加速微生物燃料电池阴极含铬废水好氧处置的方法
CN111167513A (zh) 一种用于去除水中硝酸盐的柔性电催化膜及其制备方法和应用
Sui et al. Enhanced photocatalytic activity for the degradation of rhodamine B by integrating salinity gradient power into a photocatalytic fuel cell
CN108675436A (zh) 高级氧化处理废水的一体化方法及装置
CN104372371B (zh) 一种过氧化氢发生器及用于有机废水电芬顿处理的方法
CN106086922B (zh) 一种利用太阳能低成本生产过氧化氢和氢气的电解方法
CN207047325U (zh) 一种高效制备过氧化氢的堆叠式电合成反应器
CN112320818A (zh) 一种烟气脱硫浆液中亚硫酸盐的氧化的方法
CN103482830B (zh) 一种同步浓缩消化污泥并产电的装置
CN112624269A (zh) 一种废水处理装置及废水处理方法
CN112725823B (zh) 一种高效利用电能进行煤氧化和二氧化碳还原的耦合工艺
CN105753111A (zh) 一种高效过氧絮凝技术处理有机废水的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant