低浓度三氯生废水的电化学去除效能

以钌铱电极做阳极、石墨片做阴极,建立了电化学反应器处理三氯生模拟废水,重点考察了电流密度、pH、电解质硫酸钠浓度对电化学反应器去除水中微量三氯生效能的影响规律。研究发现,随着电流密度增大,三氯生去除率会有所提高,但存在一定限度;总体上酸性或碱性条件下的处理效果优于中性条件,电解质浓度过高或过低都不利于三氯生的去除。计算出不同电解质浓度和电流密度下的能耗,探讨了三氯生的电化学去除机制。电化学反应器对三氯生模拟废水有较好的处理效果,当三氯生初始浓度为4mg·L~(-1)、电流密度为10mA·cm~(-2)、电解质Na_2SO_4浓度为0.025 mg·L~(-1)、中性条件下反应时间2h,三氯生去除率达70.7%,能耗为26.4kWh·g~(-1)。     

三维电催化氧化技术处理草铵膦农药废水

选用石墨板作为三维电催化装置的阳极、不锈钢板作为阴极,以活性炭颗粒作为粒子电极进行反应,研究了三维电催化氧化技术处理草铵膦农药废水的效果;并考察了电流密度、极板间距、电解时间、初始浓度、pH值和粒子电极用量等因素对其处理效果的影响。实验结果表明,在废水初始浓度为300 mg·L~(-1),反应时间为90 min,极板间距为4 cm,pH值为5,电流密度为31.5 m A·cm-2,粒子电极的用量为3.08 g·L~(-1)的条件下,废水的COD去除率为83.48%。三维电催化氧化技术通过减小粒子间距改善电荷传质效果;电流效率的提高也促使废水的处理效果显著提升。     

钯修饰碳纳米管电极电催化氧化三氯生

采用钯修饰多壁碳纳米管(MWCNTs)电极电催化氧化降解三氯生,考察了极板间距、电流密度、离子强度、pH、初始浓度和电解时间对三氯生去除效率的影响,并探讨了其反应动力学。结果表明:钯修饰多壁碳纳米管(MWCNTs)电极电催化氧化降解三氯生的最佳条件为:三氯生初始浓度为50 mg/L,电流密度约为10 mA/cm2,极板间距为1 cm,pH为11,电解质Na2SO4浓度为1 000 mg/L。此条件下,反应时间为3 h时三氯生的去除率可达到99%以上,三氯生的降解为零级反应。     

电化学氧化法处理含盐苯醌模拟废水

利用钛基二氧化铅电极(Ti/PbO_2)作为电催化活性阳极,通过电化学氧化技术对苯醌进行降解矿化,考察常见共存无机盐对苯醌废水降解效率的影响。结果表明,NaCl存在下苯醌废水溶液的COD去除率相比硝酸盐提高了62%,相比硫酸盐提高了45%,NaCl能够显著增强电氧化去除苯醌的电流效率。苯醌的降解对氯离子非常敏感,存在少量的氯离子即可以引起氧化效率明显增加。氯离子浓度越高,苯醌模拟废水的COD去除率越高;但当氯离子浓度高于0.3mol·L~(-1)时,COD去除率反而有所下降。pH为8的弱碱性环境更有利于含氯离子苯醌废水的电氧化降解反应。提高电流密度可增大COD去除率;但升高温度会降低COD去除率。在pH为8、NaCl浓度为0.3 mol·L~(-1)、电流密度为10mA·cm~(-2)、温度为20℃的条件下,初始浓度为100 mg·L~(-1)的苯醌经3 h电化学氧化降解后COD去除率可达80.9%。通过高效液相色谱对电氧化降解苯醌的中间产物进行分析,发现氯离子存在下苯醌的降解速度显著提高,中间产物顺丁烯二酸的生成速度更快,这说明由氯离子生成的强氧化剂对苯醌具有极强的开环能力。     

电催化氧化降解水体中抗生素磺胺

采用电催化氧化方式降解水体中抗生素磺胺(sulfonamide,SA),考察SA初始浓度、溶液pH、电流强度、电解质种类和浓度对SA降解的影响,运用循环伏安法和水杨酸自由基捕获法研究电催化降解SA的作用机制,并通过LC-MS分析电催化SA的降解产物。结果表明:SA初始浓度0.12 mmol·L~(-1)、溶液pH为3.0、电流强度20 mA·cm~(-2)、电解质Na_2SO_4浓度为50 mmol·L~(-1)时,电催化氧化降解3 h后SA降解率为89.2%;电催化氧化降解SA的一级反应是直接氧化和间接氧化共同作用的过程,一部分SA分子在阳极表面通过电子转移直接氧化生成一级产物,另一部分SA分子与电解体系产生的·OH发生间接氧化,2种一级产物继续被·OH氧化,生成马来酸和富马酸。     

多羧酸改良硫代光-Fenton处理有机染料废水

使用EDDS(乙二胺二琥珀酸)螯合Fe(Ⅲ),在光照过程中活化过硫酸盐/亚硫酸盐产生硫酸根自由基,并用于处理水体中的染料橙黄Ⅱ,考察过硫酸盐/亚硫酸盐初始浓度,Fe(Ⅲ)-EDDS初始浓度以及溶液初始pH对橙黄Ⅱ降解效果的影响,并获得处理效果较好的优化体系。结果表明,Na_2SO_3-Fe(Ⅲ)-EDDS体系中,[Na_2SO_3]=5 mmol·L~(-1),[Fe(Ⅲ)-EDDS]=0.05 mmol·L~(-1),pH=3.0时,60 min内橙黄Ⅱ降解效率达98%;Na_2S_2O_8-Fe(Ⅲ)-EDDS体系中,[Na_2S_2O_8]=10 mmol·L~(-1),[Fe(Ⅲ)-EDDS]=0.50 mmol·L~(-1),pH=7.0时,120 min内橙黄Ⅱ降解效率达99%。两个体系中,Fe(Ⅲ)-EDDS均存在最佳浓度,增大或减小均导致效率降低。Na_2SO_3-Fe(Ⅲ)-EDDS体系中,溶液初始pH越大,橙黄Ⅱ降解效率越低。Na_2S_2O_8-Fe(Ⅲ)-EDDS体系中,pH高于或低于7.0时橙黄Ⅱ降解效率均降低。Na_2SO_3-Fe(Ⅲ)-EDDS体系中,亚硫酸钠浓度越大橙黄Ⅱ降解效率越高。Na_2S_2O_8-Fe(Ⅲ)-EDDS体系中,过硫酸钠存在最佳浓度,增大或减小均导致降解效率降低。     

电絮凝同步去除水中铜(Ⅱ)和铬(Ⅵ)复合污染物的影响因素及其作用机理

铜(Cu(Ⅱ))和铬(Cr(Ⅵ))是水和废水中一类重要的重金属复合污染物。电絮凝(electrocoagulation,EC)是目前很有效的重金属深度处理技术,因此,采用电絮凝静态反应器对水中Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的复合污染物的同步去除进行研究。在单极式连接条件下,考察电极材料、电流密度、初始pH、极板间距和电导率等因素对电絮凝效果的影响。结果表明,与铁电极相比,铝电极显示出更好的Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)同步去除效果。因此,采用铝电极进行因素筛选实验,筛选出的实验条件为:Cu(Ⅱ)的进水浓度为18.73~20.08 mg·L~(-1),Cr(Ⅵ)的进水浓度为12.98~14.35 mg·L~(-1),在初始pH为3~6,电流密度为11.57 A·m~(-2),极板间距为1 cm,电导率在899~2 000μS·cm~(-1)的范围内。去除结果表明,总铬(TCr)、Cr(Ⅵ)和Cu(Ⅱ)的去除率均在94%以上,出水Cu(Ⅱ)、TCr和Cr(Ⅵ)的浓度分别为0.081.24、0.491.21和0.120.49 mg·L~(-1),出水pH在6~9之间,可以满足《污水综合排放标准》(GB 8978-7996)要求。     

CoFe_2O_4/TiO_2/鳞片石墨粒子电极光电催化降解罗丹明B

采用溶胶-凝胶法制成CoFe_2O_4/TiO_2/鳞片石墨粒子电极,用电子扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)和X-射线光电子能谱仪(XPS)对该粒子电极的形貌、晶体结构和元素组成进行分析,并将其应用于罗丹明B(Rh B)的光电催化实验;考察电解质浓度、粒子电极投加量、电压、pH和初始浓度等因素对罗丹明B降解的影响,并研究了罗丹明B的光电催化降解动力学。结果表明:光催化和电化学联合作用时,产生协同作用;在电解质Na_2SO_4溶液浓度为0.03 mol·L~(-1),粒子电极投加量为6.67 g·L~(-1),外加电压为8 V,pH为3,反应时间为45 min时,浓度为15 mg·L~(-1)的罗丹明B的去除率达到97.6%;罗丹明B的光电催化降解反应符合假一级动力学模型。     

隔膜电解海水氧化耦合吸收脱硫脱硝净化船舶尾气技术

采用隔膜电解技术对海水进行改性,生成的氧化液和碱性液分别喷淋进入氧化洗涤塔和碱式吸收塔,通过耦合的二段式反应研究脱除模拟船舶尾气中NO与SO_2的性能,实验详细考察了NO与SO_2的气体流量与初始浓度、海水电解时间和氧化液有效氯浓度对SO_2和NO脱除效率的影响。结果表明:隔膜电解海水能够高效地脱除船舶尾气中的SO_2和NO;SO_2脱除效率高,在实验条件范围内几乎不受各因素的影响;NO脱除效率随NO初始浓度、海水电解时间、氧化液有效氯浓度的提升而增大,随SO_2初始浓度、气体流量的提升而减小。当气体流量为1 m~3·h~(-1),初始SO_2、NO浓度分别为600mL·m~(-3)和900 mL·m~(-3),海水电解时间为60 min,氧化液有效氯浓度为540 mg·L~(-1)时,模拟船舶尾气中SO_2和NO的去除效率可以分别达到98.6%和84.4%。     

含中间层的DSA电极电催化氧化硝基苯废水的研究

为了提高难降解有机废水的可生化性，以及更高效地去除废水中的特征污染物，同时避免二次污染，利用自制的含锡锑中间层的钌钯氧化物涂层电极对有机废水中的硝基苯进行处理，并利用SEM、XRD等方法对电极中间层、表层进行微观表征。微观测试表明，基体、中间层、表层之间结合力较强，有利于增强电极寿命；水处理实验表明，电催化氧化反应体系适合高浓度有机废水的处理，由于该反应体系需要外加电解质加强传质，这在实际运用中为废水中盐度的处理提供了一种新的途径，当电流密度为20 mA/cm²、电解质浓度为10 g/L、pH=5、极板间距=2 cm时，电催化氧化体系对硝基苯具有较高的去除效率。     

新型光-类芬顿催化剂纳米FeVO_4的制备及其对盐酸四环素的降解性能

采用水热法制备新型光-类芬顿纳米钒酸铁,通过X射线衍射(XRD)、粒径和比表面积(BET)对产物进行表征。以盐酸四环素模拟废水,通过光-类芬顿体系下对盐酸四环素的催化降解效果评价钒酸铁的催化活性,研究分析光源、盐酸四环素初始浓度、pH值、FeVO_4的用量以及H_2O_2的用量对盐酸四环素催化降解性能的影响。结果表明,在可见光下,盐酸四环素初始浓度为50 mg·L~(-1),pH值为7,H2O2的用量为60μL时,1.5 g·L~(-1)纳米钒酸铁,经过120 min反应后降解率为97.63%。     

多孔Fe-Si电极电催化还原硝酸根离子

水体硝酸盐污染已成为一个日益严重的问题。以多孔Fe和Fe-Si合金为阴极,Ti/IrO_2为阳极构建电解系统,对模拟废水(100 mg·L~(-1)NO_3~--N+500 mg·L~(-1)NaCl+500 mg·L~(-1)Na2SO4)进行电解以去除其中的硝酸根离子,并研究了多孔Fe-Si合金在电解过程中的稳定性。实验结果表明,增大电流密度有利于提高NO_3~--N和总氮的去除效率。当电流密度为40 mA·cm~(-2)时,以多孔Fe为阴极,几乎无副产物产生,NO_3~--N和总氮去除率均为94.3%,但电解完成之后Fe电极腐蚀严重,溶液中铁离子浓度达1 418 mg·L~(-1)。而以多孔Fe-Si为阴极时,随合金中硅含量增加,NO_3~--N和总氮去除率均呈下降趋势,但电极稳定性显著提高,电解完成之后溶液中Fe离子浓度显著下降。当Fe-Si合金中硅原子百分比为50%时,NO_3~--N和总氮去除率均为78.8%,此时溶液中Fe离子浓度仅为41 mg·L~(-1)。多孔Fe-Si合金作为阴极还原硝酸根离子时,具有较高的硝酸根去除率和良好的稳定性,应用前景较好。     

三电极系统处理含藻水

以铝、掺硼金刚石为阳极,不锈钢为阴极构建三电极系统处理含藻水,考察了电流密度、通电时间、沉降时间、初始pH、极板间距对处理效果的影响。结果表明,各因素对藻的去除率的影响顺序为:电流密度通电时间沉降时间初始pH极板间距,而且电流密度2 m A·cm~(-2),通电时间为30 min,沉降时间为15 min,pH=6,极板间距取1.0 cm为实验的最优工况点。     

电化学氧化法去除超高盐榨菜废水中的氨氮

采用电化学氧化法去除超高盐榨菜废水中的氨氮,阳极为Ti/RuO2-TiO2-IrO2-SnO2网状电极,阴极为网状钛电极,考察了电流密度、电解时间、极板间距、初始pH以及极水比对氨氮去除率的影响,并分析了电流密度对氨氮能耗和阳极效率的影响。结果表明,在初始氨氮浓度为472.73 mg/L,电流密度为156 mA/cm2,极板间距为1.5 cm,极水比为0.8dm2/L,原水pH为4.3～5.0时,电解30 min和60 min时氨氮的去除率分别为89.75%和99.94%,电解30 min时,氨氮能耗最低为96 kWh/kg,阳极效率最高为8.47 g/(h.m2.A)。     

UV/SO_3~(2-)体系降解水中十溴联苯醚

十溴联苯醚(BDE-209)是全球应用最广泛的溴系阻燃剂之一。它可以长时间在环境中迁移,是一种亲脂疏水、可生物积累的难降解有机污染物。研究了UV/SO_3~(2-)高级还原体系对BDE-209的降解动力学,并分别考察了SO_3~(2-)浓度、p H、BDE-209初始浓度对其降解和脱溴效能的影响。结果表明,UV/SO_3~(2-)体系在BDE-209初始浓度为0.3μmol·L~(-1)、p H为7、SO_3~(2-)为1.0 mmol·L~(-1)、反应90 min时的降解效果最佳,降解率为93.54%;SO_3~(2-)浓度越高,BDE-209的降解和脱溴效果越好;酸性条件有利于BDE-209的降解;较高的BDE-209浓度不利于体系脱溴反应的进行。BDE-209的降解过程遵循伪一级动力学规律;脱溴过程主要通过e_(aq)攻击C—Br键分步实现。     

非均相催化臭氧化降解水中苯酚动力学

在常温常压下对MgO催化臭氧化降解苯酚的动力学进行了详细研究,考察了MgO加量、臭氧投加量、pH值、苯酚初始浓度和反应温度对催化臭氧化降解苯酚废水的反应速率常数k的影响,分析了多相催化臭氧化的反应活化能,构建了反应动力模型。结果表明,臭氧对苯酚的催化降解遵循表观拟一级反应动力学,且反应速率常数k随着MgO加量(20~80 mg·L~(-1))的增加而增大,在MgO加量为40 mg·L~(-1)时达到0.185 7 min~(-1);随着臭氧加量(0.54~5.5 mg·min~(-1))的增加,k从0.030 49 min~(-1)增大到0.217 77 min~(-1);随着溶液初始pH(1.7~10.15)的升高,k从0.087 75 min~(-1)增加到0.205 49 min~(-1);随着初始苯酚浓度(50~400 mg·L~(-1))的增加,k从0.253 68 min~(-1)降低到0.036 82 min~(-1);随着反应温度(10~50℃)的增加,k从0.120 62 min~(-1)增加到0.466 46 min~(-1)。证明了催化臭氧化降解苯酚的表观反应速率常数分别与催化剂加量、臭氧加量、pH和反应温度成正相关,与苯酚初始浓度则成负相关。反应活化能较低(Ea=2.616 7×104J·mol~(-1)),并且动力学模型计算数值与实际数据吻合良好(平均相对误差为8.9%)。     

藻菌共培养对小球藻生长及苯酚降解的影响

工业苯酚废水无序排放会对环境造成极大危害,构建既能去除苯酚又能积累微藻生物质的藻菌组合对实现苯酚废水净化及其资源化利用具有重要意义。首先,研究了小球藻对苯酚的耐受性和降解性能;然后,构建了其与简单芽胞杆菌Bacillus simplex的共培养体系;最后,测试了藻菌比、藻菌接种浓度和苯酚浓度等对小球藻生长及苯酚降解的影响。结果表明:小球藻能耐受400 mg·L~(-1)的苯酚,但其对100～600 mg·L~(-1)苯酚的降解率仅为1.21%～11.66%;对于藻菌共培养体系,在固定小球藻接种浓度为0.2 g·L~(-1)、藻菌比为1∶4～4∶1条件下,3～5 d完全降解了400 mg·L~(-1)的苯酚,小球藻叶绿素(a+b)含量较单藻组增加了0.14～2.21倍,且随着藻菌比降低,苯酚降解效率及小球藻生物量逐步提高;在固定藻菌比为1∶1、小球藻初始接种浓度为0.05～0.4 g·L~(-1)条件下,4～5 d完全降解400 mg·L~(-1)苯酚,且在藻接种浓度为0.2 g·L~(-1)条件下,小球藻具有最高的比生长速率;在藻菌接种浓度0.2 g·L~(-1)、藻菌比1∶1条件下,6 d内完全降解500 mg·L~(-1)的苯酚,且在各苯酚浓度(200～600 mg·L~(-1))下,小球藻叶绿素(a+b)含量较初始接种值增加了1.54～4.71倍。与简单芽胞杆菌共培养可以促进小球藻生长并提高其苯酚降解能力,在苯酚废水净化及资源化利用领域展现了一定的应用潜力。     

Fe~(2+)/过硫酸钠体系降解盐酸四环素的研究

采用Fe~(2+)/过硫酸钠体系降解水溶液中的盐酸四环素,探讨了盐酸四环素初始浓度、Fe~(2+)浓度、过硫酸钠浓度、温度、pH等因素对降解效果的影响。单因素实验结果表明,盐酸四环素去除率随着盐酸四环素的初始浓度、过硫酸钠浓度、温度的增大而增大;随着Fe~(2+)浓度的增加,盐酸四环素去除率先增大后减小;酸性条件有利于Fe~(2+)/过硫酸钠体系对盐酸四环素的降解。当盐酸四环素初始质量浓度为50mg/L、Fe~(2+)摩尔浓度为0.10mmol/L、过硫酸钠摩尔浓度为2.0mmol/L、反应温度为30℃、pH=3.0时,反应90min后盐酸四环素去除率可达87.6%。Fe~(2+)/过硫酸钠体系对盐酸四环素的降解用一级反应动力学方程进行拟合,得到该反应体系下盐酸四环素降解的活化能为5.173kJ/mol。     

电絮凝-超滤组合技术处理含铜废水

采用电絮凝-超滤(electrocoagulation-ultrafiltration,EC-UF)组合技术对含铜废水中的铜离子进行了处理实验研究。讨论了电流密度、初始pH、初始铜浓度和初始电导率等因素对铜的去除效果和膜污染的影响,并分析了这些影响因素对EC-UF组合技术效率的作用机制。结果表明,在电流密度J=50 A·m~(-2)、初始铜浓度C(Cu~(2+_)≤40 mg·L~(-1)、初始pH=4~8、初始电导率σ=2 m S·cm~(-1)、电解时间20 min的条件下,废水中铜的去除率达到99.6%并有效的减缓了膜污染。本研究为EC-UF组合技术除铜的实践应用提供了科学依据。     

CuO活化过硫酸盐对孔雀石绿的降解

为研究CuO在活化过一硫酸氢盐(PMS)与过二硫酸盐(PS)降解染料时的差异,通过单因素控制实验,探究PMS/PS浓度、CuO投加量、初始pH和氯离子对CuO/PMS和CuO/PS体系降解孔雀石绿染料(MG)的影响。结果表明:常温常压下,在MG初始浓度为10μmol·L~(-1),PMS浓度为250μmol·L~(-1),CuO投加量为200 mg·L~(-1)的条件下,60 min后CuO/PMS体系对MG的降解率为86.73%;当MG初始浓度为10μmol·L~(-1),PS浓度为200μmol·L~(-1),CuO投加量为200 mg·L~(-1)时,60 min后CuO/PS体系对MG的降解率为79.07%,过量的CuO和过低的pH均会降低体系的氧化能力。当MG初始浓度为10μmol·L~(-1),氧化剂浓度为200μmol·L~(-1),CuO投加量为200 mg·L~(-1)时,CuO/PMS体系与CuO/PS体系对MG降解率分别为80.35%和79.07%,降解效果大致相当。在地下水/工业废水中氯离子普遍存在情况下,CuO/PS体系由于不产生硫酸根自由基,则避免了氯代副产物的生成,因而相对硫酸根自由基氧化体系具有一定优势。动力学分析显示,两种体系中MG的降解均遵循一级反应动力学模型。