一种负载型电催化剂在三维电极体系中降解橙黄II染料废水中的应用

本发明涉及水处理，特别涉及一种负载型电催化剂在三维电极体系中降解橙黄ii染料废水中的应用。

背景技术：

1、水体中难降解的有机污染物如染料对人类生存环境产生间接或直接的威胁，难以被生物降解的特性进一步扩大了它们的危害性。具有偶氮结构的染料的结构复杂而稳定，是水体中一类棘手的有机污染物。橙黄ii作为一种典型的偶氮染料被广泛应用于纺织和化妆品行业，并具有细胞毒性和遗传毒性。电化学氧化技术，作为一种典型的用于有机污染物处理的高级氧化技术，具有适应性强，易操作等特点。但受限于电极尺寸，仅依靠阳极氧化能力不足以实现有机物的深度氧化和矿化。基于过一硫酸盐的高级氧化工艺是另一种热门的有机污染物处理技术，其能够通过多种活化方式产生迅速产生具有强氧化能力的硫酸根自由基和其它类型的活性物种，过一硫酸盐可通过电活化和过渡金属活化。

2、典型的电-过一硫酸盐体系由一对阳阴极组成，属于传统的二维电催化系统。近年来，三维电极体系在难降解物质减排方面取得了良好的进展。与平板电极体系相比，三维电极体系已经被证明在传质、电导率、活性位点数量方面更为优越。悬浮颗粒被引入二维电-过一硫酸盐体系，在电场的作用下被极化形成微型电极，并随着水力搅拌分布于整个系统。每个微电极表面都能进行过一硫酸盐活化，从而大幅扩大电催化能力。

技术实现思路

1、基于上述内容，本发明的目的在于提供一种负载型电催化剂在三维电极体系中降解橙黄ii染料废水中的应用。在本发明的电-负载型电催化剂-过一硫酸盐三维电极体系中该催化剂被极化成为粒子电极，可以高效活化过一硫酸盐产生活性物质降解污染物。

2、为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、一种负载型电催化剂在三维电极体系中降解橙黄ii染料废水中的应用，将橙黄ii染料废水、电解质和负载型电催化剂混合，得到混合溶液；向所述混合溶液中插入阴极和阳极，之后加入过一硫酸盐，接通直流电，实现橙黄ii的降解；

4、所述负载型电催化剂的制备方法，包括以下步骤：

5、在蒙脱石悬浊液中加入铁盐和钴盐，混合均匀，得到混合物悬浊液；

6、调节所述混合物悬浊液的ph值，之后进行搅拌反应，得到前驱体溶液；

7、将所述前驱体溶液进行水热反应，得到所述负载型电催化剂(以下也称铁酸钴/蒙脱石电催化剂)。

8、本发明公开了以下技术效果：

9、本发明利用电-过一硫酸盐体系和过渡金属-过一硫酸盐体系的各自特性，通过电场极化作用将铁酸钴/蒙脱石电催化剂转化为粒子电极，可以加速活化过一硫酸盐产生活性物质，电极板与电催化剂共同实现过一硫酸盐的快速活化降解染料分子。

10、本发明中铁酸钴/蒙脱石电催化剂制备方法简单，选用了以天然矿物蒙脱石为载体的铁酸钴作为催化剂，蒙脱石作为载体可以减轻金属氧化物生成过程中的团聚现象，使催化位点分散，还可以减轻所制备电催化剂的比重，有利于催化过程中在水里的悬浮和分散，扩大高级氧化反应的发生区域；钴铁双金属氧化物具有比单金属铁氧化物更为优秀的催化性能，尖晶石型的钴铁氧体中co-fe的相互作用可以有效地减少催化过程中金属离子的溶出，铁钴氧化物具有的磁性保留了磁选回收的可能。

技术特征：

1.一种负载型电催化剂在三维电极体系中降解橙黄ii染料废水中的应用，其特征在于，将橙黄ii染料废水、电解质和负载型电催化剂混合，得到混合溶液；向所述混合溶液中插入阴极和阳极，之后加入过一硫酸盐，接通直流电，实现橙黄ii的降解；

2.根据权利要求1所述的负载型电催化剂在三维电极体系中降解橙黄ii染料废水中的应用，其特征在于，所述铁盐为硝酸铁、硝酸铁水合物、氯化铁、氯化铁水合物、硫酸铁和硫酸铁水合物中的至少一种；所述钴盐为硝酸钴、硝酸钴水合物、氯化钴、氯化钴水合物、硫酸钴和硫酸钴水合物中的至少一种；所述铁盐中铁元素和钴盐中钴元素的摩尔比为2∶1。

3.根据权利要求1所述的负载型电催化剂在三维电极体系中降解橙黄ii染料废水中的应用，其特征在于，所述负载型电催化剂中，金属元素的总和与蒙脱石的质量比为(14-35)∶100。

4.根据权利要求1所述的负载型电催化剂在三维电极体系中降解橙黄ii染料废水中的应用，其特征在于，所述ph值为11.5；所述搅拌反应的温度为室温，时间为1h。

5.根据权利要求1所述的负载型电催化剂在三维电极体系中降解橙黄ii染料废水中的应用，其特征在于，所述水热反应的温度为180℃，时间为2h。

6.根据权利要求1所述的负载型电催化剂在三维电极体系中降解橙黄ii染料废水中的应用，其特征在于，所述水热反应结束后，还包括将反应液冷却至室温，过滤收集固体产物，将所述固体产物洗涤、干燥的步骤。

7.根据权利要求1所述的负载型电催化剂在三维电极体系中降解橙黄ii染料废水中的应用，其特征在于，所述电解质为硫酸钠和/或硫酸钾；所述混合溶液中电解质的浓度为10-50mm；所述混合溶液中负载型电催化剂的加入量为100-800mg/l；所述过一硫酸盐的加入量为200-500μm。

8.根据权利要求1所述的负载型电催化剂在三维电极体系中降解橙黄ii染料废水中

技术总结
本发明提供了一种负载型电催化剂在三维电极体系中降解橙黄II染料废水中的应用，属于水处理技术领域。本发明将橙黄II染料废水、电解质和负载型电催化剂混合，得到混合溶液；向所述混合溶液中插入阴极和阳极，之后加入过一硫酸盐，接通直流电，实现橙黄II的降解；所述负载型电催化剂的制备方法，包括以下步骤：在蒙脱石悬浊液中加入铁盐和钴盐，混合均匀，得到混合物悬浊液；调节所述混合物悬浊液的pH值，之后进行搅拌反应，得到前驱体溶液；将所述前驱体溶液进行水热反应，得到所述负载型电催化剂。在本发明的电‑负载型电催化剂‑过一硫酸盐三维电极体系中该催化剂被极化成为粒子电极，可以高效活化过一硫酸盐产生活性物质降解污染物。

技术研发人员：刘冰枝,雷晓伟,陈涛,邹冲,杨思仪,叶迁泓,唐磊,冯力,柳君侠
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：
技术公布日：2025/2/10