溶液浓差能驱动的逆电渗析有机废水氧化降解机理研究

将逆电渗析(RED)电极氧化还原反应作用于有机废水降解,可以达到利用低品位热氧化降解有机废水的目的.RED反应器阳极产生氧化反应生成的HClO及阳极表面直接电化学氧化反应对有机废水产生氧化降解作用,阴极发生电芬顿反应生成H_2O_2对有机废水产生氧化降解作用.为了验证溶液浓差能驱动的RED有机废水氧化降解工作机理,通过搭建一个由40对膜电池单元所构成的实验室规模的RED有机废水氧化降解反应器及相应的实验系统,对偶氮染料——酸性橙Ⅱ模拟废水进行氧化降解机理研究.通过3次重复性实验研究发现:在通过正交试验确定的最佳降解条件下,浓度为150 mg·L~(-1)各500 mL的酸性橙Ⅱ模拟废水分别流经RED反应器阴、阳两极,阴、阳极12 min酸性橙Ⅱ平均降解率分别可达90.14%和97.87%,20 min酸性橙Ⅱ平均降解率分别达到97.56%和99.81%.初步研究结果表明,溶液浓差能驱动的RED反应器对难生化降解有机物有较好的降解效果,为后续相关理论和实验研究提供了参考依据.     

3D打印气体扩散电极产H2O2及其对焦化废水的处理研究

利用3D打印技术设计出一种高效产H₂O₂的3D打印气体扩散电极（3D-GDE）并将其应用于电芬顿体系对实际焦化废水降解研究.结果表明3D-GDE阴极H₂O₂产量高达16.1mg H₂O₂/cm²,而相同条件下传统气体扩散电极仅为7.16mg H₂O₂/cm².通过考察不同因素对阴极产H₂O₂影响可知：酸性条件更有利于产H₂O₂;电流从200mA提高到250mA,其H₂O₂产量从250mg/L提高到450mg/L,但是继续提高电流时（250~300mA）,H₂O₂并没有明显增加.将3D-GDE电极应用于电芬顿对实际焦化废水处理,在最适宜条件下,可以实现对焦化废水有效矿化（4h电解后高达80%）,其降解过程中三维荧光指纹分析也直接证明了该体系的高效性.Microtox毒性实验表明,3D-GDE电芬顿体系可以有效的降低焦化废水体系的毒性,其最低能耗为0.9kW·h/g TOC.     

煤渣对染料酸性橙Ⅱ废水的脱色研究

采用煤渣对酸性橙Ⅱ模拟废水进行吸附脱色处理,考察了煤渣粒径、吸附时间、酸性橙Ⅱ初始浓度、煤渣投加量和pH值对吸附效果的影响,测定了吸附等温线。结果表明,在酸性橙Ⅱ初始浓度为100mg/L、不调节pH值的情况下,采用20g/L的煤渣作吸附剂,可有效解决酸性橙Ⅱ废水的脱色问题,脱色率可达97%以上。煤渣对水中染料酸性橙Ⅱ的吸附规律可较好地采用Freundlich和Langmuir模式描述。为使出水浊度符合国家标准,又将煤渣与PAC复合使用处理酸性橙Ⅱ模拟废水。结果表明,加入10mg/L的PAC后,出水色度和浊度均可达到国家排放标准。     

电絮凝法处理PVC化工废水的试验研究

利用电絮凝法处理PVC化工废水,研究了极板材料、原水pH值、反应时间、电流密度、极板间距对处理效果的影响。实验结果表明,电絮凝法去除PVC化工废水中的浊度和COD时,在使用铝合金极板,pH值为8.0,电流密度为30 mA/cm2,极板间距为1.5 cm,反应20 min后出水浊度≤5NUT,COD≤60 mg/L。优于传统药剂絮凝对浊度和COD的去除率。电絮凝处理PVC化工废水的机理包括电絮凝、电化学氧化还原及电气浮等协同作用。     

活性炭阴极电化学法回收废水中Ni(Ⅱ)的研究

研究了采用活性炭阴极电化学法,回收废水中的Ni(Ⅱ)生产硫酸镍的工艺。着重探讨了电流密度、Ni(Ⅱ)的初始浓度、溶液的pH值与反应温度对Ni(Ⅱ)回收率的影响。在电流密度为0.05A/cm2,废水中Ni(Ⅱ)的含量为250 mg/L,溶液pH值为6.0、温度为30℃及反应时间为150min条件下,废水中的Ni(Ⅱ)回收率达99.2%。     

不锈钢基PbO_2电极的制备及其降解活性艳兰的研究

采用电沉积法制备不锈钢基PbO2电极。采用SEM、XRD、XPS等方法对电极的表面形貌、元素组成及元素化学态进行表征和分析。对不锈钢基PbO2电极电催化氧化活性艳兰模拟废水的脱色效果进行研究,结果表明:当电流密度为40 mA/cm2、无水硫酸钠浓度为0.04 mol/L,电解25 mg/L的活性艳兰模拟废水15 min,脱色率可以达到95%以上。     

填充床电催化氧化工艺处理甲基橙废水实验研究

以甲基橙模拟废水为降解对象,研究了填充床电化学反应器对偶氮燃料废水的电催化降解特性;结果表明初始浓度450mg/L,电解质含量为2%的甲基橙废水在30A/m2电流密度下经180min降解出水甲基橙浓度为2.93mg/L,去除率达99.3%,UV分析表明降解过程以键裂解为主,无其他大分子组分生成,其浓度变化符合一级动力学降解模型;在此基础上,采用单因素变量实验方法研究了初始甲基橙浓度、电流密度、电解质含量及进水流速对甲基橙电催化过程中动力学常数k的影响,得到各因素控制下动力学常数的数学表达式。依据一级动力学模型给出填充床电化学反应器处理甲基橙废水的浓度预测方程,以其通过电化学反应操作条件的优化实现甲基橙废水的彻底降解或对出水甲基橙浓度的准确预测。     

电流密度对电化学氧化垃圾渗滤液效率影响

主要研究了不同电流密度对高氨氮垃圾渗滤液的电化学氧化效率,重点考察了电流密度(10、20、30、40 mA/cm)2对电解过程中的电解速率、电流效率、能耗以及三氯甲烷生成的影响。结果表明:在电流密度为30 mA/cm2时,电解6 h氨氮降解速率为7 mg/(L·min),COD降解速率为4.4 mg/(L·min),氨氮的氧化去除要先于COD的氧化去除;随着电流密度增加,电流效率逐渐增加,在电流密度为30 mA/cm2时达到45.23%,之后电流效率开始下降,电流密度为40 mA/cm2时电流效率为34%;能耗分析表明:随着电流密度增加,电解单位氨氮所需能耗先降低后升高,在电流密度为30 mA/cm2时达到最低0.09 kWh/g NH4+-N。在电流密度为40 mA/cm2时,电解6 h后三氯甲烷浓度从低于检测值升高至0.684 mg/L,产生速率为1.8μg/(L·min),三氯甲烷生成速率随着电流密度的增加而增加。     

混凝-Fenton氧化预处理抗生素废水的研究

实验采用混凝-Fenton氧化预处理抗生素废水,筛选出最佳的混凝条件及氧化条件,同时对经混凝-Fenton试剂预处理后的废水与未经处理的废水按同样反应条件开展好氧生化试验。实验发现,采用聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)复合混凝处理该废水,在pH为8,PAC与PAM的用量分别为400mg/L和12mg/L时混凝效果较好。混凝后的废水再用芬顿体系氧化,当pH为3,FeSO·47H2O投加量为0.01mol/L,H2O2/Fe2+摩尔比4:1下,反应30min时,取得了满意的结果。实验表明,采用混凝-芬顿氧化法预处理抗生素废水后,明显改善了其可生化性,为后续生化处理打下了良好的基础。     

不锈钢-铝电极电絮凝处理含铜废水的试验研究

采用不锈钢-铝为电极的电絮凝法对含铜废水进行了处理试验研究,模拟废水铜离子浓度为150 mg/L,以废水中的铜离子浓度和COD去除率为考察指标,在电流密度为15 mA/cm2、极板间距为3 cm、pH值为7、电解时间为120 min的条件下,Cu2+的去除率平均能达到99%以上,COD的去除率亦能达到97%;在此基础上,应用于实际的电路板腐蚀液废水的处理试验,发现Cl-浓度在200 mg/L以上时,对废水先进行相关预处理也能达到较好的处理效果,该研究对进一步探讨Cl-对电絮凝的影响机理有一定的借鉴意义。     

电絮凝处理含Cu~(2+)废水的影响机制研究

电絮凝是去除废水中重金属离子的有效技术。研究考察了极板类型、电流密度、溶液pH值和阳离子(Ca2+、Mg2+)、阴离子(SO42-、Cl-、NO3-、H2PO2-)对电絮凝除Cu2+的影响,并解析这些影响因素对电絮凝效率的作用机制。结果表明,采用铁板电极在电流密度13 mA/cm2、初始pH=5.0,反应60 min后Cu2+(250 mg/L)去除率可达99%以上。Ca2+、Mg2+对Cu2+的电絮凝去除影响不明显,SO42-、H2PO2-、Cl-对除Cu2+有促进作用,而NO3-的存在会显著降低除Cu2+效果。     

电解氧化-AF-MBBR处理维生素C生产废水

采用电解氧化和厌氧生物滤池-好氧移动床生物膜(AF-MBBR)一体化反应器组合工艺对维生素C生产企业的二级生化出水进行深度处理.结果表明,电解氧化预处理具有较好的脱色效果,优化的运行条件为:pH值为4、电流密度50mA/cm2、极板间距25mm、电解时间15min.此时出水TOC降为97.6~123.2mg/L、色度降为135~155倍、BOD5/COD从不足0.1提高到0.24左右.出水进入AF-MBBR一体化反应器处理,出水平均TOC、色度和氨氮可分别降至57.18mg/L、60倍和2.55mg/L,基本达到发酵制药行业排放标准(GB 21903-2008),表明该工艺用于维生素C废水的深度降碳脱色处理具备可行性.一体化反应器的最佳HRT为10h.当进水中添加100mg/L的葡萄糖后,反应器脱氮效果得到较大改善,TN平均去除率可达78.1%,这表明葡萄糖适宜作为维C废水深度处理时的反硝化碳源.紫外及红外光谱分析结果表明主要发色基团为羰基,电解氧化和生化处理均能破坏其双键结构,从而获得较好脱色效果.     

Ti/RuO2-TiO2-IrO2-SnO2电极电解氧化含氨氮废水

研究了含氨氮(NH4 -N)废水在循环流动式电解槽中的电化学氧化,其中阳极为Ti/RuO2-TiO2-IrO2-SnO2网状电极,阴极为网状钛电极.考察了出水放置时间、进水流量和电流密度对氨氮去除的影响,并对能耗、阳极效率和瞬时电流效率(ICE)进行分析.结果表明,在氯离子浓度为400 mg/L,初始氨氮浓度为40 mg/L时,进水流量对氨氮去除的影响不大,电流密度的影响比较大.在进水流量为600 mL/min,电流密度为20 mA/cm2,电解时间为90 min时,氨氮去除率为99.37%,去除1 kg氨氮的能耗和阳极效率为500 kW·h和2.68 h·m2·A,瞬时电流效率(ICE)为0.28.表明电解氧化含氨氮废水具有较好的应用前景.     

有机污染物在电化学反应器中电化学降解过程研究

本文研究环氧丙烷皂化废水在滤压式电化学反应器中的电催化氧化降解过程.提高电流密度能提高降解速率,但增加了能耗,综合考虑最佳的电流密度是10mA/cm2.     

PbO_2/Ti改性电极电催化氧化酸性品红的试验研究

采用热氧化法制备了PbO2/Ti改性电极,以酸性品红为处理对象,采用未掺杂和掺杂Fe、Ni的改性电极电催化氧化降解酸性品红,比较不同电极的电催化效果,考察电流密度、电解质浓度对电催化氧化处理系统的影响。结果表明:在酸性品红初始浓度为100mg/L,电流密度为75mA/cm2,电解质(Na2SO4)浓度为12g/L的条件下,分别以掺杂Fe和Ni电极为阳极,1h后酸性品红的去除率分别为91.86%和93.04%;Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2-Fe和Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2-Ni电极,其电催化性能明显优于传统PbO2/Ti电极。     

DSA类电极催化降解硝基苯及其动力学研究

用新兴的电化学催化系统，采用特殊工艺自制的DSA类电有作为阳极，对模拟硝基苯废水进行降解处理。结果表明，最佳试验条件为：电流密度15mA/cm^21、Na2So4浓度5g/L、pH以中性和碱性较好。在适合的条件下。硝基苯废水CODcr去除率可达到90％以上，DSA类电极能有效地催化降解硝基苯。对试验结果进行的非线性最小二乘法分析表明，硝基苯在电化学催化系统中的降解过程符合一级反应模型，在硝基苯质量浓度200mg／L、pH11．0、Na2SO4浓度10g／L、电流密度15mA/cm62的试验条件下，CODcr去除速度常数为0．0395min^-1。     

芬顿污泥制备磁性生物炭回用于对硝基苯酚的去除及机制

芬顿/絮凝组合工艺在处理难降解有机物废水时会产生大量的芬顿污泥,会提高废水处理成本,同时也会对环境构成威胁,迫切需要开发一种绿色可持续的方法实现芬顿污泥资源化利用.该研究通过将处理PNP(对硝基苯酚)废水产生的芬顿污泥和污水厂生化污泥共热解,原位制备具有高催化活性的MBC(磁性生物炭),并作为多相芬顿催化剂用于去除PNP,实现“以废治废”.结果表明：当芬顿污泥和生化污泥质量比为1∶1、热解温度为800℃时,制备得到的MBC-800-3催化性能最佳;合适的混合比例可有效避免颗粒聚集,高温形成缺陷结构和多种铁相,为MBC-800-3提供了丰富的反应活性位点;当废水初始pH为3、H₂O₂浓度为60 mmol/L、MBC-800-3投加量为0.4 g/L时,PNP和TOC(总有机碳)的去除率均最高,在催化反应100 min时分别达到98%和62%;酸性条件下,MBC活化H₂O₂产生·OH和·O₂-催化降解废水的有机物,其中,·OH作为主要活性物种,其来源包括均相芬顿反应和非均芬顿相反应...     

电絮凝处理含铜废水的试验研究

针对含铜废水对生态环境的严重污染问题,提出了电絮凝法处理含铜废水中的Cu2＋,讨论了溶液初始pH、电流密度、电极间距、电絮凝时间等因素对去除效果的影响.确定了最佳电絮凝条件,即在初始pH=5.0,电流密度为6 mA/cm2,电极间距为1 cm,处理时间为30 min的工艺条件下,含铜废水中Cu2＋去除率为98.5％.     

声电氧化处理亚甲基蓝废水的研究

采用电沉积法制备了稀土和氟树脂等共掺杂的新型二氧化铅电极,并用于声电氧化体系中作为阳极处理典型模拟染料废水.考察了声电耦合氧化条件下的协同因子变化,发现PbO2/Ti电极和La-PbO2/Ti电极作阳极时,协同因子分别为1.29、1.36.考察并优化了该氧化镧掺杂电极用于声电氧化体系的作用因素,结果表明,在功率为49.58W/cm2、频率为50Hz、阳极电极为La-PbO2/Ti电极、电流密度为71.43mA/cm2、硫酸钠为14.2g/L的条件下,200mg/L的亚甲基蓝模拟废水经过2h后去除率达到89.51%.通过GC-MS、IC等分析手段检测了中间产物,提出了亚甲基蓝可能的降解途径.     

钛基修饰电极催化电解去除水中硝酸盐氮的研究

利用热分解法制备CuO修饰Ti基阴极和SnO2-Sb2O5修饰Ti基阳极,组成无隔膜电解体系,以模拟废水(NO3--N 50mg/L)为对象,进行了水中NO3--N去除实验研究.结果数据表明,CuO修饰Ti基阴极对水中NO3--N的去除率随电流密度、极板间距、搅拌强度和电解时间增加而增加,在电流密度10mA/cm2、极板间距9mm、中等搅拌强度下电解150min,NO3--N催化还原去除率可达93.8%.Cl-支持电解可使NO3--N催化还原产物NH4+-N氧化为N2-N去除.在电流密度10mA/cm2、极板间距9mm、NaCl添加量600mg/L、中等搅拌强度下电解120min后,NO3--N和TN的去除率达到89.3%和86.9%,NO2--N和NH4+-N未检出.分析认为NO3--N还原机制为NOx中O被阴极表面Cu吸附固定,N—O键受氢攻击破坏,逐步还原.阳极电解Cl-生成HOCl,HOCl氧化NH4+-N成N2-N.