專利名稱：一種高濃度高色度染料廢水的分段式處理方法
技術領域：
本發(fā)明屬于高濃度染料廢水技術領域，具體涉及一種高濃度高色度染料廢水的分
段式處理方法。
背景技術：
隨著染料的品種和數(shù)量日益增加，染料廢水已成為水環(huán)境的重點污染源之一。染料廢水具有有機物濃度高、色度高、無機鹽含量高、成份復雜、可生化性差、脫色困難等特點，難以采用常規(guī)方法進行治理，且含有多種具有生物毒性或"三致"(致癌、致畸、致突變)性能的有機物， 一直是工業(yè)污水處理中的難點，也是當前國內(nèi)外水污染控制領域急需解決的一大難題。 高級氧化技術是一類目前被認為具有良好發(fā)展前景的熱門研究技術，主要包括濕式催化氧化、光催化氧化、電催化氧化、聲化學氧化、臭氧氧化、超臨界水氧化等。其中光催化氧化和電化學氧化由于設備簡單，操作簡便，處理效果好，其在污染物處理中的應用較為廣泛。但是對于高濃度高色度的染料廢水，采用單一的光催化氧化很難取得很好的降解效果。單獨的電化學氧化雖然可以達到降解的目的，但是由于在反應后期，隨著污染物濃度的降低和副反應的比率升高，電流效率迅速降低，電化學能耗升高。因此有必要設計一種新的方法來實現(xiàn)上述廢水的高效節(jié)能的降解。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高濃度高色度染料廢水的分段式處理新方法。
本發(fā)明提出的高濃度高色度染料廢水的分段式處理方法，采用分段式處理裝置，其結構如圖1所示，包括陰極電極1、陽極電極2、磁力攪拌器3、反應池4 ;陰極電極1和陽極電極2插入反應池4內(nèi)，反應池4放置于磁力攪拌器3上，陰極電極1和陽極電極2分別連接電源的負極、正極，反應池1內(nèi)設有紫外光光源。，紫外光光源位于石英管內(nèi)，石英管插入反應池1的待處理廢水中；具體步驟如下將待處理廢水置于反應池4中，反應池1外加帶有循環(huán)水的套杯，保持反應體系恒溫在25°C ;首先在陰極電極1和陽極電極2間施加電壓，在恒電流狀態(tài)下，電化學氧化實現(xiàn)高色度染料廢水的部分脫色，使其變成一個透光性良好的體系；然后外加紫外光進行光電協(xié)同氧化，使得染料廢水的TOC值大幅度降低；最后去掉外加電壓，光催化氧化將染料徹底礦化；其中當水樣體積為100-300ml時，陽極電極2和陰極電極1的面積均為4. 5-15cm2，陽極電極2與陰極電極1的間距為1-2cm，電流密度為2-30mA/cm2，紫外光光照強度為3mW/cm2，陽極電極2與光源(套上石英管后置于溶液中)的距離為2-15. 0cm。 本發(fā)明中，所述陽極電極2采用Sb doped Sn02/Ti02_NTs/Ti電極，所述陰極電極1采用Ti電極。 本發(fā)明中，所述紫外光進行光電協(xié)同氧化時間為2-6小時。
本發(fā)明中，所述反應池4采用石英反應池。
本發(fā)明中，其中所使用的電極是兼具優(yōu)良光電催化性能的Sb doped Sn02/
Ti02-NTs/Ti光電一體化電極。 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點 1.本發(fā)明采用了電化學氧化作為廢水處理過程中的預處理方法。通過其使染料廢水脫色，從而為光催化氧化的發(fā)生創(chuàng)造了條件。解決了光催化氧化不能對高色度染料廢水降解的問題。 2.本發(fā)明采用了兼具優(yōu)良光催化和電催化性能的Sn02/Ti02-NTs/Ti光電一體化電極作為陽極材料，其既有Ti02-NTs電極優(yōu)良的光催化氧化性能，光電轉化效率由原來的8. 2%提高到26. lX，同時具有Sb doped Sn02/Ti電極優(yōu)異的電化學氧化能力，析氧電位較高，達到1. 8V(vs SCE)，對有機污染物具有良好的電催化氧化特性。有利于保持整個降解過程高效的進行。 3.本發(fā)明采用了電化學預氧化_光電協(xié)同氧化_光催化氧化的三段式分段處理方法，有利于保證在每一段都能最優(yōu)化的實現(xiàn)染料廢水的高效節(jié)能的處理。


圖1為本發(fā)明的高濃度高色度染料廢水處理裝置示意圖。 圖中標號1為陰極電極，2為陽極電極，3為磁力攪拌器，4為反應池。
具體實施例方式
下面通過實施例進一步說明本發(fā)明。
實施例1是以高濃度甲基橙廢水為例。 分別以Sb doped Sn02/Ti電極作為陽極電極2，以鈦電極作為陰極電極1，陰極電極1和陽極電極2的面積均為4. 5cm2，電極間距為lcm，電流密度為30mA/cm2 ;300W紫外燈作為紫外光光源(中心波長365nm)，光照強度為3mW cm—2，陽極電極2與光源(套上石英管后置于溶液中)距離15. 0cm。模擬廢水甲基橙的濃度為500mg/L， T0C為237. 35mg/L，色度高達105倍，透光率幾乎為O，支持電解質硫酸鈉的濃度為0. lmol/L，體積為lOOrnl。首先，將待處理廢水置于反應池4，反應池4采用石英反應池，反應池4外加帶有循環(huán)水的套杯，保持反應體系恒溫在25°C ;保持反應體系恒溫在25t:，接著進行恒電流降解1. 5h，然后引入紫外光進行光電協(xié)同氧化2. 5h，最后再以單獨光催化氧化進行后續(xù)的降解。單獨電化學降解和單獨光催化氧化降解作為對比試驗進行效果比較。單獨電化學氧化和單獨光催化氧化降解10h時的T0C去除率分別為58. 6%和16. 5%;采用三段式氧化技術10h時的去除率提高至68. 3%，脫色率達到100%，同時其能耗小于單獨電化學降解過程中的能耗更加小于光催化氧化降解過程中的能耗。
實施例2是以高色度亞甲基藍廢水為例。 分別作為陽極電極和陰極電極的Sb doped Sn02/Ti電極和鈦電極的面積為4. 5cm2，電極間距為lcm，電流密度為30mA/cm2 ;300W紫外燈作為紫外光光源(中心波長365nm)，光照強度為3mW *Cm—2，陽極電極與光源(套上石英管后置于溶液中)距離15. 0cm。模擬廢水亞甲基藍的濃度為100mg/L， T0C為53. 46mg/L，透光率幾乎為O，支持電解質硫酸鈉的濃度為0. lmol/L，體積為100ml。首先進行恒電流降解1. 5h，然后引入紫外光進行光電協(xié)同氧化2. 5h，最后再以單獨光催化氧化進行后續(xù)的降解。單獨電化學降解和單獨光催化氧化降解作為對比試驗進行效果比較。單獨電化學氧化和單獨光催化氧化降解6h時的T0C去除率分別為67. 1 %和12. 5% ;采用三段式氧化技術6h時的去除率提高至95% ，脫色率達到100%，同時其能耗小于單獨電化學降解過程中的能耗更加小于光催化氧化降解過程中的能耗。 上述實例證明對于高濃度高色度的典型偶氮類類污染物甲基橙，采用電化學預氧化_光電協(xié)同氧化_光催化氧化的三段式分段處理工藝的降解效果非常理想。這種工藝是對現(xiàn)有環(huán)保技術的突破和發(fā)展，能夠起到保護水資源的作用，符合目前國家提倡的環(huán)保意識，兼具十分廣闊的應用前景和產(chǎn)業(yè)開發(fā)價值。
權利要求
一種高濃度高色度染料廢水的分段式處理方法，其特征在于采用分段式處理裝置，包括陰極電極(1)、陽極電極(2)、磁力攪拌器(3)、反應池(4)；陰極電極(1)和陽極電極(2)插入反應池(4)內(nèi)，反應池(4)放置于磁力攪拌器(3)上，陰極電極(1)和陽極電極(2)分別連接電源的負極、正極，反應池(4)內(nèi)設有紫外光光源，紫外光光源位于石英管內(nèi)，石英管插入反應池(4)的待處理廢水中；具體步驟如下將待處理廢水置于反應池(4)中，反應池(1)外加帶有循環(huán)水的套杯，保持反應體系恒溫在25℃；首先在陰極電極(1)和陽極電極(2)間施加電壓，在恒電流狀態(tài)下，電化學氧化實現(xiàn)高色度染料廢水的部分脫色，使其變成一個透光性良好的體系；然后外加紫外光進行光電協(xié)同氧化，使得染料廢水的TOC值大幅度降低；最后去掉外加電壓，光催化氧化將染料徹底礦化；其中當水樣體積為100-300ml時，陽極電極(2)和陰極電極(1)的面積均為4.5-15cm2，陽極電極(2)與陰極電極(1)的間距為1-2cm，電流密度為2-30mA/cm2，紫外光光照強度為3mW/cm2，陽極電極(2)與光源的距離為2-15.0cm。
2. 根據(jù)權利要求1所述的高濃度高色度染料廢水的分段式處理方法，其特征在于所述 陽極電極(2)采用Sb doped Sn0/Ti02-NTs/Ti，所述陰極電極(1)采用Ti電極。
3. 根據(jù)權利要求1所述的高濃度高色度染料廢水的分段式處理方法，其特征在于所述 紫外光進行光電協(xié)同氧化時間為2-6小時。
4. 根據(jù)權利要求1所述的高濃度高色度染料廢水的分段式處理方法，其特征在于所述 反應池(4)采用石英反應池。
全文摘要
本發(fā)明屬于高濃度染料廢水技術領域，具體涉及一種高濃度高色度染料廢水的分段式處理方法。本發(fā)明將電化學氧化與光催化氧化技術優(yōu)化組合成為電化學預氧化-光電協(xié)同氧化-光催化氧化的三段式污水處理新工藝，選用兼具優(yōu)良光電催化性能的Sb dopedSnO2/TiO2-NTs/Ti光電一體化電極作為降解處理的陽極材料。本工藝取得了預期高效的處理效果，并最大化的節(jié)約能耗，體現(xiàn)了節(jié)能的優(yōu)點，為實現(xiàn)高濃度高色度染料廢水的降解提供了一種嶄新的方法，具有廣闊的應用前景和開發(fā)潛力。
文檔編號C02F9/08GK101704600SQ20091019904
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月19日 優(yōu)先權日2009年11月19日
發(fā)明者李培強, 趙國華, 趙坤嬌 申請人:同濟大學