铝电极-低压脉冲电解含油废水影响因素

高压脉冲电源耗电量大,反应器绝缘安全要求高,不利于工业化应用.为了降低电耗、电极损失,采用铝电极-低压脉冲电解方法,对难降解的含油废水去油影响因素进行了单因子试验研究.结果表明:该方法对质量浓度为95.0 mg·L-1的含油废水中油的去除率超过65%.油去除率随电解时间、电压增加而增大,电解时间达到50 min、电压大于7 V以后受油分子扩散浓度影响而增加缓慢;适宜占空比、脉冲频率即可发挥脉冲作用,消除钝化效果,又可增强电解效果;体系pH值对电解影响较大,碱性条件有较好的电解效果;适量增加电解质用量可以提高油去除率;电极间距主要影响电耗,随间距减小耗电量增加.     

电压波形对三维电极法降解苯酚的影响

研究了三维电极在不同电压波形下处理苯酚废水的电能消耗、降解历程以及工艺条件.结果表明,其他处理条件相同时,方波脉冲电压的降解效率比直流电压平均高出10%.随着苯酚去除率从30%增加到90%,方波脉冲电压节省的电能从0.09 k W·h·kg-1苯酚升高到1.54 k W·h·kg-1苯酚.与常规直流电压相比,脉冲电压对粒子电极复极化程度更高,粒子端电压和工作电流都随粒子间距的增大而增大.采用气质联用仪分析,方波脉冲电压能将苯酚降解为丙二酸、丁烯酸等分子量更小的有机物,降解更为彻底.电解处理苯酚废水最佳条件为:方波槽电压15 V、占空比30%、频率2 k Hz、处理时间50 min,此时苯酚最大去除率为89%.     

高效产H_2O_2气体扩散电极的研究

采用C/PTFE气体扩散电极在无隔膜体系中进行H2O2发生工艺研究,探讨了石墨和Vulcan XC-72碳黑两种碳材料以及电解电压、p H值对该反应过程的影响.结果表明,在较低的空气流量(1.41 cm3·min-1·cm-2)下,以Vulcan XC-72碳黑为表面的气体扩散电极相比石墨电极有较高的H2O2产率和电流效率,碱性条件比酸性条件下H2O2产率和电流效率更好;在2.6 V恒定电压下,2 h后,H2O2浓度达到了250 mg·L-1,电流效率从69.8%降到44.7%,单位产量能耗从5.87 k Wh·kg-1升高到9.16 k Wh·kg-1.     

电化学氧化处理丙烯腈废水及对可生化性的提高

以丙烯腈废水为研究对象,进行废水预处理对提高废水的可生化性和后续好氧生物处理效率的研究。实验采用电化学氧化法对难降解丙烯腈废水处理效果进行了单因子试验,分析了电压、电解时间、氯离子质量浓度对废水色度及CODcr的去除效果,以及对废水可生化性的影响。实验结果显示,电化学氧化法在电压5V,pH为3.00,反应时间6h,搅拌速率为250r·min^-1,氯离子质量浓度为5000mg·L^-1的条件下,对CODCr1156mg·L^-1,色度512倍的丙烯腈废水中CODcr去除率达到60%,色度的去除率达到90%,并使废水的可生化性明显提高。CODCr去除率和色度去除率随电解时间、电压增加而增大,电解时间达5h、电压大于5V以后使水电解副反应更容易发生,对有机物的降解速率减小,同时随电解时间延长,能耗逐渐增大,处理成本增大;氯离子质量浓度对电解效果影响较大,适量增大氯离子质量浓度,可以提高CODCr的去除率。     

加压溶氧光催化反应器降解活性艳红X-3B

探讨了加压溶氧条件对活性艳红X-3B的降解与脱色的作用,考察了加压条件下pH值,TiO2投加量及温度等对活性艳红X-3B降解的影响.结果表明,加压条件与常压条件下变化趋势基本一致.加压充氧有助于活性艳红X-3B的降解与脱色,加压充N2对反应基本没有作用,说明增加活度不是关键因素,加压使溶液中溶解氧增加是导致活性艳红X-3B降解与脱色的主要原因.光催化降解过程,发色基团最易被打碎,60min内降解效果显著,而萘环和苯环降解效果不十分明显.CODCr的降解与色度的褪除成正相关,脱色率越高,COD的降解率也越高.     

中性条件下超声波/零价铁协同降解活性艳红X-3B

考察了中性条件下超声波降解、零价铁还原及超声波-零价铁联用对活性艳红X-3B模拟废水的降解效果,通过对比降解过程中UV-Vis光谱的变化,探讨了超声波-零价铁协同处理活性艳红X-3B的可行性.结果表明,在中性条件下超声波对活性艳红X-3B降解缓慢,经过25min辐射后,活性艳红X-3B的分解率不足7.5%;零价铁直接还原速率较慢,反应25min后,活性艳红X-3B的分解率仅为48.82%;"超声波/零价铁"对降解活性艳红X-3B有明显的协同效应,25min后分解率达99.42%(600W),反应符合准一级动力学过程.与零价铁直接还原相比,在200W,400W和600W超声波的协同作用下,X-3B降解的表观反应速率常数分别提高了2.12,2.76和4.00倍,半衰期相应缩短.另外,添加H2O2会抑制协同效应.     

TiO_2纳米管电极光电催化降解四环素

采用电化学阳极氧化的方法,分别以HF酸水溶液和含NH_4F的丙三醇溶液为电解液,制备出高度有序的TiO_2纳米管电极.扫描电镜结果表明,TiO_2纳米管生长形貌良好,其中有机电解质溶液中制备的TiO_2纳米管管长为3μm,而水溶液中制备的TiO_2纳米管长度仅为300 nm.TiO_2纳米管电极经450℃热处理后,表现出明显的锐钛型结构.两种TiO_2纳米管电极均具有较好的光电催化活性,在偏压为4 V时,光电流分别为1.37 m A·cm~(-2)和0.83 m A·cm-2,其中管长3μm电极在180 min内对50 mg·L~(-1)四环素TOC的去除效果约为93%.该电极具有较高的稳定性,重复使用5次,光电催化过程对四环素废水均具有较高的降解效果.在180 min内,四环素的降解率均保持在92%±1%,可重复使用.     

新型双槽光电化学反应器对活性艳红的降解研究

用热氧化法制备了TiO2/Ti薄膜电极,并用XRD和AFM对TiO2/Ti薄膜电极的晶形和表面形貌进行了表征。结果表明：热氧化法制备的TiO2主要为锐钛型纳米颗粒,直径在40 nm左右。设计了一种新型双槽光电化学反应器,用于废水的处理。以热氧化法制备的TiO2/Ti薄膜电极为阳极进行光电催化反应,同时以石墨电极为阴极用于产生双氧水,并与紫外光组成UV/H2O2体系。考察了双槽反应器中活性艳红X-3B在不同条件下的降解效果。降解结果表明：在新型反应器的阴阳两极槽中,活性艳红不仅在TiO2/Ti阳极槽中被降解,而且在石墨阴极槽中也得到降解;活性艳红在酸性条件下的降解效果最好;相对于单纯的电化学氧化和光催化,光电化学协同作用对X-3B的降解效果最好。     

采用气体扩散电极降解酸性红B研究

采用Pt/C气体扩散电极(GDE)为阴极,对酸性红B溶液进行单室电解和双室电解.单室电解中,以GDE为阴极,效果远优于石墨阴极,H2O2生成量为石墨阴极的10倍,在pH=1时,具有最好的处理效果,电解40min,脱色率为78.3%.通过分室电解,对酸性红B的降解机理进行了分析,阳极区为阳极的直接氧化,受pH值、Fe2 和O2的影响较小;气体扩散阴极为通过还原O2生成H2O2,然后分解为羟基自由基,氧化有机物,受pH值,Fe2 ,O2的影响较大.当pH=3,Fe2 浓度为50mmol·l-1,空气流量为180L·h-1时,电解80min,阴极区的脱色率为94.2%,COD去除率为66.8%,而阳极区的脱色率为73.3%,COD去除率为56.2%,电流在阳极区和阴极区的利用效率加起来计算的“表观电流效率”达到145.3%.     

制备钙钛矿催化剂LaNiO3用于染料废水的降解脱色

为改善普通石墨电极的电催化性能,将以溶胶-凝胶法合成的钙钛矿氧化物LaNiO3混合其它原料做成气体扩散电极,用于电化学降解活性艳红X-3B,以脱色率来考核催化剂的氧还原活性.采用星点设计-效应面曲线法对催化剂制备工艺进行了优化,得出最佳工艺参数为:柠檬酸含量为金属离子物质的量的1.54倍,pH值为9.94,焙烧温度为824.39℃.采用X射线衍射(XRD)、动电位扫描等检测分析方法对所制备的催化剂进行表征和分析.结果表明,制备的催化剂晶相纯净、晶型完整、衍射峰强度较高,是较完整的钙钛矿结构;相比于普通石墨电极,掺杂催化剂的气体扩散电极极化阻力高,氧还原性能良好,有利于有机物的降解.     

UV/Fe3+/H2O2体系降解活性艳橙X-GN废水的研究

采用UV/Fe3 /H2O2体系光解活性艳橙X-GN模拟废水,考察了X-GN,Fe3 和H2O2的初始浓度、初始pH值及温度对光解的影响,探讨了X-GN的降解途径和机理.结果表明,在8W低压汞灯(λ＝254nm)照射下,UV/Fe3 /H2O2能够有效地降解X-GN,在pH=3.0,T=50 ℃,时间为120 min,Fe3 和H2O2的初始浓度分别为2.5×10-5 mol·l-1和1.5×10-4 mol·l-1时,对含200 mg·l-1 X-GN模拟废水的色度去除率和矿化率分别达到100%和90.15%.用IC和GC/MS对X-GN降解的中间产物和最终产物进行分析,推导出UV/Fe3 /H2O2体系中X-GN降解的途径和机理.     

光催化燃料电池不同二氧化钛光阳极性能的对比

选择泡沫钛片和普通钛片,通过溶胶凝胶法、阳极氧化法和脉冲式超声辅助阳极氧化法制备了5种不同的电极作为光催化燃料电池阳极.结果表明,不同方法制备的电极表面结构有所不同,其光阳极电极电位与有机物降解性能也不同.泡沫钛基溶胶凝胶法和超声辅助阳极氧化法制备的电极表面更加粗糙,比表面积也更大,加强了有机物的传质,有利于有机物的迁移与空穴氧化反应及敏化反应.超声辅助阳极氧化方法制备的电极对罗丹明B模拟废水的脱色率最高,p H=1时,120 min内达80%.电极电位的测定结果还表明,两种粗糙电极光激发电极电位比同种方法制备的其它电极高约0.15 V,光照前后的阳极半反应电位差更小,激发电子的积累也较少.这些研究结果对光催化燃料电池的电极选择与电池构建具有参考作用.     

光电Fenton耦合转盘技术处理四环素废水

本实验中,我们开发了一种耦合紫外光催化和转盘技术的电Fenton反应器用于降解含有四环素的有机废水.在该反应器中,O_2首先在旋转的石墨阴极表面发生还原反应生成H_2O_2,随后H_2O_2被催化分解成活性自由基来降解矿化有机物.实验中了考察了pH,阴极电压,转速等实验条件对系统生成H_2O_2能力的影响.结果表明,在pH=3,阴极电压-0.8 V vs.SCE,转速为400 r·min~(-1)条件下,经过75 min反应H_2O_2的积累浓度有最大值(51.5 mg·L~(-1)).实验证明该系统对四环素有较好的降解和矿化效果.以1.0 mmol·L~(-1)的Fe~(2+)作为催化剂,紫外/电Fenton耦合转盘系统可以在45 min内将初始浓度50 mg·L~(-1)四环素降解94.2%且90 min时TOC的去除率为68.2%.紫外/电Fenton处理效果明显优于电Fenton系统.进一步实验分析发现,紫外线的引入可以通过两种途径来提升电Fenton的处理效果.一方面紫外光可以促进Fe~(3+)还原成Fe~(2+),加速体系铁离子循环,从而提升电Fenton的处理效果;另一方面还可以通过直接激发H_2O_2分解成活性自由基加速降解四环素.     

电化学氧化耦合铁感应电极激发过硫酸盐氧化处理焦化废水生化出水

采用电化学氧化(EC)耦合铁(IP)感应电极激发过硫酸盐(KPS)氧化处理焦化废水生化出水,在反应器阴、阳极之间等距离嵌入铁板构建电化学双电解反应体系.该体系中,铁板作为感应电极,充当阳极材料的同时兼具有阴极材料的作用,加快过硫酸盐的活化.在电化学氧化耦合铁感应电极激发过硫酸盐(EC/IP/KPS)试验中,分别将电解时间(0—50 min)、电流密度(0—60 mA·cm~(-2))和过硫酸钾(KPS)投加量(0—5 mmol·L~(-1))作为控制条件,探讨了在不同的影响条件下该电化学反应体系对水中COD、TOC及UV_(254)等有机物污染指标的降解程度.在此基础上,利用SEM、EDS、XRD和XPS等对EC/IP/KPS过程中产生的絮凝物进行了表征,进而推断EC/IP/KPS系统的反应机理.结果表明,在EC/IP/KPS系统中的耦合作用下,当电解时间为30 min、电流密度为30 mA·cm~(-2)、过硫酸钾浓度为2 mmol·L~(-1)时,COD去除率可达77.0%、TOC去除率为54.0%,UV_(254)值明显降低.此外,还对3种不同的实验过程进行了对比,发现EC/IP/KPS系统的处理效果要明显优于KPS和EC/IP处理体系.     

三维电极氧化法在城市污泥稳定化中的实验研究

以Ti/RuO2网状电极为工作电极,研究三维电极氧化法在城市污泥处理中的效果,探讨了外加电压、电解时间、污泥浓度、活性炭填充层高度等因素的影响.结果表明:极板间距为3cm,电压为20V,曝气量为3L·h-1,活性炭厚度为1.2cm,电解浓度为1.59%的混合污泥,挥发性悬浮物质(VSS)的去除率可达40%以上,VSS/TSS降至41%以下.加入Na2SO4调节浓度为2.06%的污泥,电导率为6ms·cm-1,VSS去除率可达42%左右.     

电催化氧化降解大气中甲醛的研究

将有机废气通过高效微孔曝气转移到液相,采用活性碳纤维作为电极,研究不同鼓气速率和不同电压对处理效果的影响.结果表明,本方法适用于低浓度高气量有机废气的处理.在实验范围内,当曝气速率为20L·h-1,外加电压为5V的条件下,处理速率最稳定.     

新型颗粒电极γ-Al_2O_3@MIL-101(Fe)对水中罗丹明B的电催化氧化

以γ-Al_2O_3为基体,采用水热合成的方法制备新型的颗粒电极γ-Al_2O_3@MIL-101(Fe),通过XRD、FT-IR、SEM、EDS等方法对颗粒电极进行性质表征.以Ti极板作为阴极,Ti-RuO2作为阳极,采用三维电催化氧化体系处理罗丹明B(RhB)模拟废水.以无水硫酸钠为支持电解质,对各影响因素进行了优化实验研究,同时对颗粒电极电催化降解罗丹明B的反应进行了动力学模拟分析,并进行颗粒电极的重复利用实验,以探究制备的新型颗粒电极γ-Al_2O_3@MIL-101(Fe)对水中罗丹明B的电催化氧化性能.实验结果表明制备的新型颗粒电极γ-Al_2O_3@MIL-101(Fe)对罗丹明B的电催化降解反应属于一级动力学反应,反应速率常数k为30.1×10-2min-1,是传统颗粒电极γ-Al_2O_3的15倍;在颗粒电极投加量为33.3 g·L~(-1)、电压20 V、电解质浓度8 g·L-1、pH 2时,25 min后罗丹明B的去除率高达97%;同样条件下,γ-Al_2O_3电催化处理染料水时,1 h后罗丹明B的降解率仅为56%;新型颗粒电极γ-Al_2O_3@MIL-101(Fe)在电催化氧化罗丹明B的反应中具有良好的重复利用性能,经过5次反复利用,其去除率仍能保持在85%左右.     

电液压脉冲放电等离子体降解TNT废水的研究

用电液压脉冲放电等离子体实验平台和大容量反应器对TNT废水进行处理,在放电电压为24-48kV,废水体积为7-12L,TNT初始浓度为41.67-90mg·l-1,电极为尖-尖式,间距为3-8mm的条件下,增加放电次数、升高放电电压和增加电极绝缘层长度都能提高TNT降解率,而提高溶液的电导率会降低TNT降解率.在一定的放电电压下,电极间距有一个最佳值;投加铁屑可明显提高TNT降解率,投加铁屑时,G值最高可达1.34×10-1 molecules·h-1·eV-1.     

阳离子聚电解质强化絮凝去除活性染料的研究

选用三种活性染料分别配成模拟染料废水,用阳离子聚电解质(PDADMAC)强化絮凝去除活性染料.结果表明,PDADMAC去除活性染料的机理为聚电解质络合絮凝.PDADMAC的阳离子度高,分子量低,疏水性大,脱色去除效果较好.而且,活性染料的脱色去除率随活性染料色度的深浅而不同,表现为活性黑K-BG＞活性艳红K-2BP＞活性嫩黄K-6G.     

流化床三维电极电催化氧化深度处理焦化废水

研究了以焦粒为粒子电极的流化床三维电极反应器对二级生化处理后的焦化废水进行深度处理。结果表明：采用以焦粒为粒子电极的流化床三维电极反应器能有效降解废水中的有机物,COD去除率依赖于粒子投加量、电流密度、电导率、pH值、曝气量等操作参数的影响。在电导率（以S计）为7.1 m.cm-1,曝气量为160 L.h-1,电流密度（以A计）为48 m.cm-2,pH值为5.0,投加量30 g.L-1时,电解30 min,COD的去除率超过60%,表明流化床三维电极反应器在焦化废水深度处理中有很好工程应用前景。