技术成果:电催化水氧化产双氧水技术用于高盐缺氧难降解废水的治理

发布人:陈英敏

(一)    技术名称:
       电催化水氧化产双氧水技术用于高盐缺氧难降解废水的治理
(二)    技术提供方:
       麻豆传媒  胡卓锋  [email protected]
(三)    适用范围:
       该技术适用于有氧、缺氧和酸、碱性环境条件下的H2O2产生和污染物去除,包括农药废水、电镀废水、炼焦煤气废水等。
(四)   技术内容:

       1、技术原理
       电催化两电子水氧化反应(2e− WOR)是一种可以在温和条件下直接从水中生产双氧水(H2O2)的方法。根据电子转移数量,水氧化可分为单电子(1e-)、双电子(2e-)和四电子(4e-)三个WOR过程。从理论上来说,1 e-途径可产生羟基自由基(OH·),为水消毒和污染物降解提供一条非常有吸引力的途径。但1e- WOR的最高平衡电位(E0 = 2.38 V vs. RHE)和OH·的短寿命极大地限制了该反应的发展。而2e- WOR途径能产生H2O2(2H2O → H2O2 + 2H+ + 2e-),H2O2可进一步通过原位或异位的方式活化变为OH·自由基,可有效解决上述问题。而且,2e- WOR产H2O2在很宽的pH范围内具有很高的氧化电位,具有环保友好的属性,是一种具有吸引力和实用性的原位去除污染物的方法。
       2、技术创新性
       以便宜常见的水作为反应物,结合电催化过程制备H2O2。基于上述对阳极反应的构想,本项目提出利用一种全新的氧化水的方式来制备H2O2——通过把水分子中的氧元素氧化成双氧水。
       水分子中的氧元素(O2-)含量(~890 g L-1 at 25 ℃,1 atm)是空气中(~0.31 g L-1 at 25 ℃,1 atm)的2867倍,约为水中溶解氧的11万倍,因此能利用水来充分保证氧元素供给,从而产生出较高浓度的H2O2,而由H2O2于具有较高的氧化性,可用于水体环境中污染物的原位降解去除。
       3、技术优势
       H2O2产量大。相对于电催化氧还原产H2O2方法,2e- WOR产H2O2以自然界中大量存在的H2O作为原料,水分子中的氧元素(O2-)含量(~890 g L-1 at 25 ℃,1 atm)是空气中(~0.31 g L-1 at 25 ℃,1 atm)的2867倍,约为水中溶解氧的11万倍,同时它的扩散效率远高于氧气分子,因此,这种水氧化技术能利用水来充分保证氧元素供给,突破氧气含量的局限性。
       电催化2e- WOR法适用于有氧、缺氧和酸、碱等多种环境条件下的H2O2产生和污染物原位去除。这是因为该方法仅仅需要以H2O作为反应物,对反应条件没有特殊需求。特别适用于高盐、缺氧、难处理的废水治理。由于克服了使用工业双氧水运输存放易爆炸的问题,该方法更加绿色安全。
       4、工艺流程

       在阳极池中加入一定浓度的电解质或实际废水,工作电极、对电极和参比电极分别为钨酸盐电极、碳棒和Ag/AgCl饱和电极,输入电压为2.3 V vs. Ag/AgCl,连接通电后,通过电催化2e- WOR法在三电极体系中制备H2O2,产生的H2O2浓度可达到约50 mM。
       5、控制的主要污染物
       染料如罗丹明B,亚甲基蓝,抗生如诺氟沙星,杂环化合物,多环芳烃,二氯甲烷等。
       6、污染治理效果
       罗丹明B;电解液为实际印染废水,施加电压为2.4 V vs. Ag/AgCl,反应时间为2.5小时;进口浓度为25 ppm,出口浓度几乎为0,去除效率约为100%。
       7、技术推广情况
       该技术目前已应用于中国石化等公司的乙烯废碱液治理中,处理效率明显。由于该技术是用水原位产生双氧水,可以使用传统工业双氧水所遇到的双氧水不安全,运输与存放易爆炸等缺点。欢迎需要原位制备与应用双氧水的企业联系我们!