本发明专利技术涉及一种负载铁离子和锰离子活性炭纤维复合阴极的制备及其应用，所述负载铁离子和锰离子活性炭纤维复合阴极的制备包括：将酸化处理后的活性炭纤维置于含0.16～0.66mol·L-1FeSO4和0.16～0.66mol·L-1MnSO4的混合溶液中浸泡，将浸泡后的活性炭纤维洗至中性并烘干即得负载铁离子和锰离子活性炭纤维复合阴极，将负载铁离子和锰离子活性炭纤维复合阴极应用于电芬顿法处理印染废水。将铁离子和锰离子负载于活性炭纤维，杜绝了污泥的产生，无二次污染；反应效率提高；铁离子和锰离子与活性炭纤维表面的酸性基团发生内层吸附作用，在使用过程中不易脱落，增加了复合阴极寿命，重复使用4次后，目标污染物脱色率仍达74％以上。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种负载铁离子和锰离子活性炭纤维复合阴极的制备及其应用，所述负载铁离子和锰离子活性炭纤维复合阴极的制备包括：将酸化处理后的活性炭纤维置于含0.16～0.66mol·L-1FeSO4和0.16～0.66mol·L-1MnSO4的混合溶液中浸泡，将浸泡后的活性炭纤维洗至中性并烘干即得负载铁离子和锰离子活性炭纤维复合阴极，将负载铁离子和锰离子活性炭纤维复合阴极应用于电芬顿法处理印染废水。将铁离子和锰离子负载于活性炭纤维，杜绝了污泥的产生，无二次污染；反应效率提高；铁离子和锰离子与活性炭纤维表面的酸性基团发生内层吸附作用，在使用过程中不易脱落，增加了复合阴极寿命，重复使用4次后，目标污染物脱色率仍达74％以上。【专利说明】负载铁离子和锰离子活性炭纤维复合阴极的制备及其应用
本专利技术涉及难降解有机废水的应用，具体涉及一种负载铁离子和锰离子的活性炭 纤维（Fe、Mn/ACF)复合阴极的制备及应用。
技术介绍
工业废水中的难降解有机污染物是水污染的主要来源之一。由于大多数难降解有 机污染物具有生物毒性而不能被常规生物处理工艺所降解，而吸附法仅实现了这类污染物 的相转移，并没有从环境中去除。 三苯甲烷类染料孔雀石绿（MG)是一种难降解有机污染物，因其具有抗菌杀虫、易 于染色、价格低廉等特点，而应用于水产养殖和印染行业。但其高毒性，高残留和致癌、致 畸、致突变等毒副作用，已禁用于水产养殖业。含孔雀石绿的印染废水排放量大，难以降解， 故将孔雀石绿作为目标污染物，探索出高效、低能耗、快速简单的处理方法，无疑有着重要 的意义。 以芬顿（Fenton)反应为代表的高级氧化过程产生强氧化能力的羟基自由基 (· 0H)，它与有机物的反应具有很低的选择性，矿化效率高，从而成为降解甚至矿化难降解 有机污染物的强有力技术。但传统的芬顿法需通过外加 H202、金属催化剂来产生· 0H，其中 H202的运输和储存等会增加过程费用和操作风险，且由于金属催化剂在处理过程中并不消 耗，反应后需通过调节pH或加入沉淀剂等方法使其沉淀为污泥加以去除，使工艺复杂，处 理成本增加，且造成了二次污染。 将电化学与芬顿反应结合起来的电芬顿（Electro-Fenton, EF)过程，由于溶解氧 在阴极持续还原产生H202试剂，消除了外加 H202带来的缺点，且高效低能耗以及易于控制， 但已有该技术均需外加金属催化剂。例如Qu(Dyes pigm. ,2005,65:227-233)等以ACF作 阴极，通过外加 Fe2+进行电芬顿反应处理偶氮染料废水，在pH3. 0的条件下反应360min后 T0C 去除率达 70%。Wang (Desalination, 2010, 253:129-134)等使用 ACF 作阴极，通过外加 Fe2+进行电芬顿反应处理印染厂染料废水，在pH3. 0的条件下反应240min后C0D去除率达 70 %。Lei (Prot.，2010, 88:431-438)等使用ACF作阴极，通过外加 Mn2+进行电芬顿反应处 理碱性红废水，在pH3. 0的条件下反应200min后脱色率达100(%。1\&11'1:;[1162!111；[1:160八(工 Environ. Chem. Eng.，2014, 2:875-880)等使用气体扩散复合阴极作阴极，通过外加 Fe2+进 行电芬顿反应处理染料废水，在PH3. 0的条件下反应240min后C0D去除率达90 %。这些电 芬顿方法中，外加金属催化剂仍然无法避免污泥的产生，造成二次污染，且反应仅在酸性条 件下效果良好，pH适应范围窄，这也限制了它的应用。Jia(Water Res. ,1999, 33:881-884) 等以ACF作阴极，附有铁片的ACF作阳极，牺牲阳极铁片进行电芬顿反应处理染料废水，脱 色率达90%，C0D去除率达80%。通过牺牲阳极可实时控制H 202与Fe2+的配比，但铁片氧 化成Fe2+进入体系中仍然无法避免污泥的产生，造成二次污染。因此，如何减少甚至杜绝污 泥的产生，降低体系对溶液pH的要求具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷或不足，本专利技术的目的在于将Fe、Mn/ACF复合阴极应 用于电芬顿法，将铁离子和锰离子负载于大比表面积的ACF上，在溶液充氧条件下，使氧在 阴极电还原产生H 202的同时，与负载的催化剂铁、锰直接反应产生· 0H，并将该体系应用于 处理以孔雀石绿为代表的难降解有机污染物废水中，克服了现有电芬顿技术需要在体系中 添加金属离子催化剂，并必须在后续将大量产生的污泥等副产物去除而造成的工艺复杂、 二次污染的缺陷。 为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案为： -种负载铁离子和锰离子活性炭纤维复合阴极的应用，将负载铁离子和锰离子活 性炭纤维复合阴极应用于电芬顿法处理三苯甲烷类印染废水。 优选的，所述的电芬顿法处理三苯甲烷类印染废水的处理工艺包括： 工作电极为负载铁离子和锰离子活性炭纤维复合阴极，辅助电极为钼丝，参比电 极为饱和甘汞电极； 三苯甲烷类印染废水含有0. 025?0. lmol 的Na2S04，调节三苯甲烷类印染废 水溶液pH = 2. 0?7. 0,对三苯甲烷类印染废水溶液进行预曝气，在-0. 6?-1. 5V电位下 对三苯甲烷类印染废水溶液进行恒电位电解。 优选的，所述的预曝气为向印染废水溶液中以2. 0?3. 5L ?mirT1的流量通入空气 或氧气l〇min。 一种负载铁离子和锰离子活性炭纤维复合阴极的制备，所述负载铁离子和锰离子 活性炭纤维复合阴极的制备包括：将酸化处理后的活性炭纤维置于含FeS〇dPMnS0 4的混合 溶液中浸泡，将浸泡后的活性炭纤维用去离子水洗至中性并烘干即得负载铁离子和锰离子 活性炭纤维复合阴极。 优选的，所述的混合溶液中FeS04浓度为0. 16?0. 66mol · L-1，混合溶液中MnS04 浓度为 〇· 16 ?0· 66mol · L、 优选的，所述的酸化处理包括将活性炭纤维浸入质量浓度为20%?60%的H2S0 4 溶液中浸泡，将浸泡后的活性炭纤维用去离子水洗至中性并烘干； 将制备的负载铁离子和锰离子活性炭纤维复合阴极应用于电芬顿法处理印染废 水。 与现有技术相比，本专利技术的优点如下： (1)与外加金属催化剂的电芬顿法相比，将铁离子和锰离子负载于活性炭纤维上， 杜绝了污泥的产生，无需后续泥水分离，简化了处理工艺，无二次污染； (2)外加金属催化剂的电芬顿反应主要发生在溶液中，而负载于活性炭纤维上的 铁离子和锰离子可在复合阴极表面与溶解氧电还原生成的H 202反应，强化了复合阴极表面 的反应，避免了 H202在溶液中的分解，减少了 H202的不利副反应，使· 0H产量高，提高了反 应效率； (3)铁离子和锰离子与活性炭纤维表面的酸性基团发生内层吸附作用，在使用过 程中不易脱落，增加了复合阴极寿命，重复使用4次后脱色率仍达74%以上； (4)与单纯外加铁催化剂的电芬顿反应相比，铁离子和锰离子混合使用使得体系 在酸性至中性条件下均呈现良好地去除本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种负载铁离子和锰离子活性炭纤维复合阴极的应用，其特征在于，将负载铁离子和锰离子活性炭纤维复合阴极应用于电芬顿法处理三苯甲烷类印染废水。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何盈盈，张潇予，孟建，骆萌，李帅，余晨，王晓昌，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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