电芬顿装置和处理污染物的方法与流程

技术特征：
1.一种电芬顿装置，其特征在于，包括电源、双室电解池、质子交换膜、阴极和阳极，所述阴极包括衬底和位于所述衬底表面的阴极催化层，形成所述阴极催化层的材料包括钯钛合金，形成所述阳极的材料为石墨片；所述双室电解池用于容纳电解液，所述质子交换膜将所述双室电解池分为阴极室和阳极室，所述阴极位于所述阴极室中，所述阳极位于所述阳极室中；所述阴极室中容纳有过氧化氢。2.根据权利要求1所述的电芬顿装置，其特征在于，所述钯钛合金的化学式为：pd
x
ti
1-x
，其中，0.4≤x≤0.95；所述阴极催化层的厚度为40-400nm；任选地，形成所述衬底的材料包括石墨片；任选地，所述阴极是通过多靶位磁控共溅射方式形成的。3.根据权利要求2所述的电芬顿装置，其特征在于，所述阴极通过以下方式制备得到：以石墨片为沉积衬底，以直流电源连接钯金属靶材，以射频电源连接钛金属靶材，得到钯钛合金薄膜；随后在热处理气氛中进行退火处理。4.根据权利要求3所述的电芬顿装置，其特征在于，所述钯金属靶材的溅射功率为50-300w，所述钯金属靶材的溅射时间为5-30min，所述钛金属靶材的溅射功率为50-400w，所述钛金属靶材的溅射时间为5-30min；任选地，所述热处理气氛包括氮气、氢气和氧气中的至少一种；任选地，所述热处理的时间小于等于120min。5.一种处理污染物的方法，其特征在于，所述方法包括：将污染物加入权利要求1-4任一项所述的电芬顿装置的阴极室中；对阴极和阳极之间施加电压，所述阴极产生原子氢；所述原子氢与过氧化氢发生反应，产生羟基自由基；所述羟基自由基与所述污染物发生反应。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述阴极的电位相较于饱和甘汞电极为-0.5v～-1.2v。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述过氧化氢的浓度为4～100mmol/l。8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，电解液的ph值为2～12。9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述污染物包括有机污染物和微生物，所述有机污染物包括苯酚、苯甲酸、苯胺、双酚a和2-氯苯酚中的至少一种。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述有机污染物的浓度为10～200μmol/l。

技术总结
本发明公开了电芬顿装置和处理污染物的方法，电芬顿装置包括电源、双室电解池、质子交换膜、阴极和阳极，阴极包括衬底和位于衬底表面的阴极催化层，形成阴极催化层的材料包括钯钛合金，形成阳极的材料为石墨片；双室电解池用于容纳电解液，质子交换膜将双室电解池分为阴极室和阳极室，阴极位于阴极室中，阳极位于阳极室中；阴极室中容纳有过氧化氢。由此，本发明以原子氢为催化媒介，不需要加入传统电芬顿反应所需的过渡金属离子，即可产生羟基自由基，避免了传统电芬顿反应中存在的过渡金属离子污染的问题。而且，本发明还改善了传统芬顿反应体系中过渡金属离子的再生效率低、过渡金属离子污染难以去除等问题。属离子污染难以去除等问题。


技术研发人员：李景虹 高文彬 张弓
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2021.11.25
技术公布日：2022/3/25