本發(fā)明屬于電芬頓領(lǐng)域，是在現(xiàn)有電芬頓技術(shù)的研究基礎(chǔ)上，確定一種羥基自由基生成速率最快、能耗最低的高效電芬頓體系控制方法。

背景技術(shù)：

電芬頓法是一種電化學(xué)高級(jí)氧化法，通過電化學(xué)法以生成二價(jià)鐵和雙氧水，從而形成持續(xù)的芬頓反應(yīng)，最終生成具有強(qiáng)氧化性、無選擇性的羥基自由基(·OH)，可將有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)破壞，直至完全礦化生成二氧化碳和水，在工業(yè)廢水處理中有機(jī)物的去除有廣闊的應(yīng)用前景。電芬頓技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)的芬頓技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)雙氧水由氧氣在陰極上得電子而還原生成，不用外部投加，降低了雙氧水的運(yùn)輸和保存成本；(2)芬頓反應(yīng)后生成的三價(jià)鐵離子可擴(kuò)散到陰極，在陰極作用下可得電子再生為二價(jià)鐵離子，從而在電芬頓反應(yīng)中循環(huán)使用，降低了傳統(tǒng)芬頓反應(yīng)中鐵的需求量，使最終污泥量大大減少；(3)電芬頓的副反應(yīng)如電混凝和電絮凝作用，也會(huì)加速廢水中有機(jī)物污染物的降解和去除。

電芬頓在陰陽極上進(jìn)行的是等當(dāng)量電化學(xué)反應(yīng)，相同的時(shí)間內(nèi)理論上將生成相同摩爾數(shù)的二價(jià)鐵離子和雙氧水，電極反應(yīng)如下：

陽極反應(yīng)

Fe-2e^-＝Fe²⁺ (1)

2H₂O-4e^-＝O₂+4H⁺ (2)

陰極反應(yīng)

O₂+2H⁺+2e^-＝H₂O₂ (3)

2H₂O+2e^-＝H₂+2OH^- (4)

反應(yīng)中生成的三價(jià)鐵離子與溶液中的氫氧根離子結(jié)合生成氫氧化鐵沉淀，最終以沉渣的形式被去除。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是通過構(gòu)建鐵質(zhì)犧牲陽極與空氣陰極耦合的電芬頓體系，提供一種電芬頓產(chǎn)自由基控制方法。

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是實(shí)現(xiàn)一種羥基自由基產(chǎn)生速率最快、能耗最低的電芬頓體系控制方法，達(dá)到電芬頓體系能高效處理有機(jī)物廢水的目的。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

(1)鉑電極與炭黑空氣陰極形成電回路1，鐵網(wǎng)電極與炭黑空氣陰極形成電回路2；電回路1和電回路2分別串聯(lián)一個(gè)延時(shí)繼電器，設(shè)置電回路1的開關(guān)頻率和電回路2的開關(guān)頻率比值(1-30秒∶0.3-50秒)；

(2)控制電回路1和電回路2中的電流，分別為5-20毫安/平方厘米和0.5-10毫安/平方厘米中的最優(yōu)值；

(3)實(shí)現(xiàn)雙氧水產(chǎn)能，自由基單位產(chǎn)量能耗79.1J。

本發(fā)明所提供的一種電芬頓產(chǎn)自由基控制方法的優(yōu)點(diǎn)在于：控制方法操作簡(jiǎn)單，能高效生成自由基且能耗較低。

附圖說明

附圖1是不同電流密度下過氧化氫的產(chǎn)量圖。

附圖2是不同電流密度下鐵網(wǎng)電極鐵離子釋放濃度圖。

附圖3是運(yùn)行時(shí)間之比為5∶1.5的各頻率自由基產(chǎn)量圖，自由基產(chǎn)量和吸光度成正比，吸光度值越大，自由基產(chǎn)量越高。

具體實(shí)施方式

下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地說明。

一種電芬頓產(chǎn)自由基控制方法，包括以下步驟：

(1)以80目鐵網(wǎng)和鉑絲作為雙陽極，三層滾壓式炭黑陰極作為陰極，接觸面積為7cm²，同時(shí)使用恒流泵和膠管在反應(yīng)器里形成一個(gè)水內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，膠管體積6ml；

(2)配制濃度為0.1mol/L的硫酸鈉和10mmol/L的水楊酸混合溶液作為反應(yīng)基質(zhì)，調(diào)節(jié)基質(zhì)pH值為3～3.5之間，取36mL混合溶液置于反應(yīng)器中，開啟恒流泵，使反應(yīng)器形成內(nèi)循環(huán)，恒流泵流速為37mL/min；

(3)鉑電極與炭黑空氣陰極形成電回路1，鐵網(wǎng)電極與炭黑空氣陰極形成電回路2；電回路1和電回路2分別串聯(lián)一個(gè)延時(shí)繼電器，設(shè)置電回路1的開關(guān)頻率和電回路2的開關(guān)頻率比值(1-30秒∶0.3-50秒)；

(4)控制電回路1和電回路2中的電流，分別為5-20毫安/平方厘米和0.5-10毫安/平方厘米中的最優(yōu)值。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證，通過構(gòu)建鐵質(zhì)犧牲陽極與空氣陰極耦合的電芬頓體系，在最佳控制參數(shù)條件下，電芬頓反應(yīng)器中運(yùn)行10min，實(shí)現(xiàn)雙氧水濃度1.9mmol/L，能耗55.9J，最終自由基單位產(chǎn)量能耗79.1J，能耗降低最大達(dá)到30％。