申请日2013.03.20
公开(公告)日2013.07.10
IPC分类号C02F1/46; C02F1/72; C02F1/44
摘要
一种耦合了有机膜和电芬顿催化技术的污水处理方法，属于环境工程中污水处理技术领域。其特征是阴极膜为导电聚合物改性有机织物膜，阳极为不锈钢网，在适宜电场、溶解氧、pH值、亚铁离子浓度条件下在膜附近形成芬顿试剂，并通过膜过滤使反应液循环，将芬顿试剂分散在体系中。可针对污水特点，对阴极膜种类、尺寸、电压等进行优化。在废水处理微生物燃料电池中产电微生物利用废水产电，有机膜作阴极用从阳极传送的电子还原氧，形成过氧化氢引发芬顿反应降解污染物。本发明的效果和益处是结合有机膜分离和电芬顿催化技术，降低膜组件的污染和负荷，膜过滤加强污染物与膜电极的有效接触和反应，并去除不易降解的大颗粒污染物。
权利要求书
1.一种耦合了有机膜和电芬顿催化技术的污水处理方法，其特征包括如下步骤： (1)在反应器内，水中的溶解氧在阴极得到电子被还原生成H2O2，与液相中的 Fe2+构成芬顿试剂，催化降解水中污染物;
(2)通过膜组件过滤水溶液，并设计循环进出水方式，膜表面的H2O2被流动的 液体携带进行扩散和传递，同时与流体中的亚铁离子和污染物混合并反应。
2.根据权利要求1所述的一种耦合了有机膜和电芬顿催化技术的污水处理方法， 其特征在于针对不同处理水样特点，变换阴极膜组件种类、尺寸，附加电压 大小参数进行条件优化。
3.根据权利要求1和2所述的一种耦合了有机膜和电芬顿催化技术的污水处理 方法，其特征是在于阴极膜材料为导电聚合物改性有机织物膜，阳极材料为 不锈钢网。
4.根据权利要求1和2所述的一种耦合了有机膜和电芬顿催化技术的污水处理 方法，用在废水处理的微生物燃料电池中，导电催化有机膜作阴极，水溶液 以过滤方式流过阴极膜，由微生物利用废水能量产电还原溶解氧形成过氧化 氢，与亚铁离子引发芬顿反应氧化降解去除污染物。
说明书
一种耦合了有机膜和电芬顿催化技术的污水处理方法
技术领域
本发明属于环境工程技术领域，涉及到污水处理及中水回用技术，特别涉 及到具有催化功能的有机导电膜的膜过滤与电芬顿降解污染物联用技术。
背景技术
膜技术在污水处理领域具有广阔的市场前景，为了获得更好的污水处理效 果，将膜技术与其他技术耦合是研究热点，膜技术和高级氧化技术结合可以提 高废水处理的效率。目前，结合催化和膜技术往往是将粉末状催化剂投入到反 应器中，使其与水体污染物接触反应，并通过膜过滤回收催化剂。这种方法提 高了处理水样的浊度，容易导致膜孔堵塞、膜污染、通量降低，而且严格的操 作条件和膜老化也限制了该技术的推广应用。直接将具有催化功能的改性物质 附着并固定在有机膜表面，制备出自身具有催化功能的复合有机膜能有效解决 这一问题。非过滤膜方式下的电极，没有溶液通过电极内部，存在溶解氧和双 氧水等反应物或反应产物传质的局限，导致反应效率低。催化复合膜具有良好 的电子传导性，在反应器中作为电芬顿反应的阴极材料，耦合了膜分离和电芬 顿催化技术，是一种具有广阔应用前景的污水处理技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种耦合了有机膜和电芬顿催化技术的污水处理方 法，将催化剂复合固定在导电膜上，解决了导电膜功能化的问题，也解决了膜 技术与高级氧化技术结合过程中产生的水样浊度升高、膜孔堵塞、膜污染、通 量降低问题，特别是对由于传质不佳导致的膜老化问题和反应效率低的问题，
本发明的技术方案是：一种耦合了有机膜和电芬顿催化技术的污水处理方 法，分为阴极电芬顿催化和膜过滤两个工艺步骤。接通电源后，反应器中的溶 解氧在膜阴极表面得到电子，并与水中的H+结合生成H2O2，H2O2与水样中的 Fe2+构成芬顿试剂。通过膜过滤循环水流，膜表面的高浓度H2O2随水流扩散到 反应器中，并不断消耗和降解污染物。持续曝气保证了体系中溶解氧的浓度， H2O2不断形成和得到补充，使得整个电芬顿催化降解——膜过滤工艺运转。
一种耦合了有机膜和电芬顿催化技术的污水处理方法，针对不同水样水质 特点，调节阴极膜组件种类、尺寸，附加电压大小等条件，获得最佳处理效 果。向待处理水样中添加盐酸、硫酸钠、亚铁盐调节水样导电性、pH值等参 数，将一定尺寸的催化导电膜组件置于反应器中，并通过导线连接直流电源阴 极，不锈钢网作为反应体系的阳极。膜组件通过蠕动泵控制膜通量抽吸反应器 中的水样，并将出水管导回反应器形成循环进出水。反应器通过曝气泵和气体 流量计的运行不断获得溶解氧。
一种耦合了有机膜和电芬顿催化技术的污水处理方法，用在废水处理的微 生物燃料电池中，导电催化有机膜作为阴极，水溶液以过滤方式流过阴极膜， 由微生物利用废水中的自持能量，降解污染物而产电，通过阳极和外电路向阴 极持续的供给电子，阴极上电子还原溶解氧形成过氧化氢，与水中的亚铁离子 发生反应引发芬顿反应去除污染物。
本发明的效果和益处是结合了有机膜分离和电芬顿催化技术，针对不同水 体污染物，可以选用不同的改性导电膜电极和电场条件，电芬顿催化作为膜分 离过程的前处理工艺，降低了膜组件的工作负担，有助于减缓膜污染;而膜分 离技术可以加强污染物与催化电极的有效接触并去除不易催化降解的大颗粒水 ,提高了过滤后的水质。