一种电化学溴化法高效处理苯酚废水的方法技术

本发明专利技术涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种电化学溴化法高效处理苯酚废水的方法,以含溴源物质同时作为溴源和电解质，调节体系pH为中性或酸性，在常温常压条件下以恒定的电流密度电解苯酚废水，使溴离子在阳极表面氧化原位生成活性溴物种，与废水中苯酚反应生成易于分离的三溴苯酚沉淀，从而达到高效去除苯酚的效果，避免了传统电化学方法需要消耗大量电子完全矿化苯酚的缺点，极大地提高了电流效率，并降低了能耗。本发明专利技术所提出的苯酚废水处理方法过程操作简便，原子经济性强，具有较强的市场应用前景。应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种电化学溴化法高效处理苯酚废水的方法


[0001]本专利技术涉及污水处理
，尤其涉及一种电化学溴化法高效处理苯酚废水的方法。

技术介绍

[0002]苯酚是一种废水中最常见和最持久的有机污染物之一。苯酚及其衍生物的污染在地表水和地下水中广泛存在，并且它在低浓度下仍具有高的毒性和致癌性，这对人类的健康构成了严重的威胁。含酚的废水来源广泛，例如煤炭精炼、制药、石化、皮革、纺织、酚醛树脂和玻璃纤维制造行业都有大量的苯酚废水产生。因此，苯酚废水的处理变得尤为重要。
[0003]目前人们已经尝试了多种技术和工艺来去除废水中的苯酚，包括蒸馏、吸附、萃取、化学氧化、生物降解和酶处理等。然而这些技术方法存在着各种各样的问题，蒸馏方法的主要缺点是需要较高的能耗，而吸附、萃取和化学氧化通常面临着二次污染的问题。并且由于高浓度苯酚对苯酚有较强的毒性，生物降解方法只能用于低浓度苯酚废水。此外，酶处理方法的不可重复使用和不稳定性限制了它在废水处理中的应用。
[0004]近年来，电化学方法，尤其是电化学高级氧化工艺(EAOPs),由于具有设备简单、灵活和操作方便的特点，被认为是去除苯酚的一种有前景的替代方法。该技术仅使用电子作为清洁试剂，并且消耗的电能可来自可再生能源。阳极表面原位产生羟基自由基，是一种非常强大的氧化剂，可以无差别地将废水中有机物完全氧化为CO2、水和其他无机物。然而，由于羟基自由基寿命短，大量的羟基自由基在与有机污染物反应之前便自我猝灭，较低的羟基自由基利用率导致整个反应电流效率低(一般小于60％)，并且使得废水处理能耗和成本升高。
[0005]因此，如何通过改进电化学反应策略，在高的电流效率和低能耗下实现苯酚的完全去除，仍是目前这一领域亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了解决上述问题，提供一种电化学溴化高效处理苯酚废水的方法，克服了传统电化学方法处理苯酚废水电流效率低和耗电量大的缺点，处理过程绿色环保，处理效果好，原子经济性强，具有较强的市场应用前景。
[0007]本专利技术采用以下技术方案来实现：
[0008]一种苯酚废水的处理方法，以含溴源物质同时作为溴源和电解质，调节体系pH为中性或酸性，在常温常压条件下以恒定的电流密度电解苯酚废水，溴离子在阳极表面氧化原位生成活性溴物种，与废水中苯酚反应生成易于分离的三溴苯酚沉淀。
[0009]优选的方案，采用PbO2和Cu电极分别作阳极和阴极。
[0010]优选的方案，上述处理方法中保持电解液循环。如可利用蠕动泵保持电解液循环。
[0011]优选的方案，所述电解液的循环流速为58～226mL min
‑1；进一步优选的方案，所述电解液的循环流速为114～170mL min
‑1。
[0012]优选的方案，所述恒定的电流密度为30～50mA cm
‑2；进一步优选的方案，所述恒定的电流密度为35～45mA cm
‑2。
[0013]按上述方案，电解处理时间综合考虑结合废水处理效果和成本等选取确定，电解处理时间可为10～60min。
[0014]按上述方案，所述的含溴源物质为可溶性无机溴盐，提供溴离子。
[0015]按上述方案，所述的可溶性无机溴盐为KBr，NaBr等。
[0016]进一步优选的方案，所述可溶性无机溴盐的浓度为0.032～0.117mol/L。
[0017]按上述方案，所述体系的pH调控为1.0～7.0；进一步优选的方案，所述体系的pH调控为1～1.5。
[0018]按上述方案，所述的pH调节剂为硫酸溶液。
[0019]按上述方案，电解完成后，进行分离，获得三溴苯酚。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]1、本专利技术首次采用电化学溴化苯酚策略，使溴离子在阳极表面氧化原位生成活性溴物种，如Br2,与废水中苯酚反应生成易于分离的三溴苯酚沉淀，从而达到高效去除苯酚的效果，避免了传统电化学方法需要消耗大量电子完全矿化苯酚的缺点，极大地提高了电流效率，并降低了能耗；同时，本专利技术还通过电流密度、电解质浓度、溶液pH以及循环流速等反应条件的调控，可使苯酚去除率高达100％，COD去除率达到82.7％,表观电流效率达到276.6％，能耗仅为4.54
×
10
‑3kWh gCOD
‑1(比传统电化学高级氧化法低1到2个数量级)，这一结果表明该方法对于电化学方法高效处理苯酚废水有着重大意义。
[0022]2、本专利技术避免使用了一般溴化反应中有毒的液溴和其他化学氧化试剂，整个过程操作简便，绿色环保，适用于工业苯酚废水处理。
[0023]3、采用本专利技术的方法处理苯酚废水时，经分离即可获得三溴苯酚，最终分离得到的三溴苯酚纯度高，可用作制备阻燃剂、杀菌剂以及木材防腐剂等的中间体，是一种用途十分广泛的精细化工品，具有一定的经济价值，这进一步降低了该方法处理苯酚废水的成本，说明该方法具有较强的市场应用前景。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0025]图1为本专利技术实施例1
‑
17得到的三溴苯酚核磁共振氢谱图，氘代试剂为CDCl3。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]实施例1
[0028]取100mL苯酚浓度为1000mg/L的废水，加入1.138g KBr(0.096mol/L)，搅拌均匀，用硫酸溶液调节溶液pH＝1.0，以PbO2和Cu电极分别为阳极和阴极，电极面积为9cm2，以恒定电流密度30mA cm
‑2电解，电解液循环流速为114mL min
‑1。
[0029]电解过程中持续监测电解效果，每间隔一段时间取样测试，观察到苯酚浓度以及COD随着电解时间延长而不断下降，电解电量达到864C时，停止电解。
[0030]电解完成后将生成的固体过滤，取清液进行苯酚浓度(HJ 504
‑
2009)和COD测试，收集的三溴苯酚固体经抽滤洗涤后，转入真空干燥箱中60℃过夜干燥，将干燥后的三溴苯酚于分析天平中称重，测试结果如表1所示。同时经核磁氢谱定性分析有机物结构，如图1所示。
[0031]实施例2
[0032]本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例中，恒定的电流密度为35mA cm
‑2，测试结果如表1所示。
[0033]实施例3
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种苯酚废水的处理方法，其特征在于：以含溴源物质同时作为溴源和电解质，调节体系pH为中性或酸性，在常温常压条件下以恒定的电流密度电解苯酚废水，溴离子在阳极表面氧化原位生成活性溴物种与废水中苯酚反应生成易于分离的三溴苯酚沉淀。2.根据权利要求1所述的苯酚废水的处理方法，其特征在于：采用PbO2和Cu电极分别作阳极和阴极。3.根据权利要求1所述的苯酚废水的处理方法，其特征在于：处理方法中保持电解液循环；所述电解液的循环流速为58～226mL min
‑1。4.根据权利要求1所述的苯酚废水的处理方法，其特征在于：所述恒定的电流密度为30～50mA cm
‑
2；所述体系的pH调控为1.0～7.0。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪昕林，胡晓宏，刘览山，郝思颖，
申请(专利权)人：赤壁市高质量发展研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：