BDD电极处理高浓度二硝基重氮酚废水研究

采用金刚石薄膜(BDD)电极电化学降解高浓度的二硝基重氮酚废水,在实验过程中,对BDD电极处理高浓度二硝基重氮酚废水的处理,考察了电流密度、电解质的种类和浓度对处理效果的影响。结果表明:BDD电极降解二硝基重氮酚废水中的有机类物质有明显效果。在电流密度为20 mA/cm2时,电解效果明显,电流效率高;使用KCl为电解质时,电解效果显著,并且对电极寿命无影响;当电解质KCl质量浓度为2.0 g/L时,电解效果最优。     

掺硼金刚石电极处理榨菜废水试验研究

掺硼金刚石(BDD)电极在电化学氧化难生物降解性废水时具有电化学性能良好、处理效果好等特点,因而受到广泛关注.本试验采用BDD电极电化学氧化榨菜废水,并考察了稀释比、初始pH值、电流密度、极板间距等参数对COD、氨氮(NH3-N)去除率的影响.试验结果表明:在稀释比为1∶2、电流密度50 mA·cm-2、未调节pH值、极板间距为15 mm的最优工况下,COD、NH3-N去除率分别为96.9%、100%.COD去除率满足线性方程y=0.435t(R2=0.9899),NH3-N去除率满足多项式拟合方程y=0.53+0.936t+0.031t2-3.46×10-4t3(R2=0.9956).研究表明,BDD电极电化学氧化榨菜废水是一种有效的高级氧化工艺.     

BDD电化学氧化苯酚及垃圾渗滤液研究

研究了BDD电化学氧化苯酚废水时电流密度、电解质浓度、初始浓度及pH与降解效率的关系。经正交实验表明,这4个因素影响权重为:电流密度>初始苯酚浓度>Na2SO4浓度>初始pH值。在正交实验的最优工艺参数组合:阳极电流4.5A,初始苯酚浓度为0.47 g/L,Na2SO4浓度为15 g/L,电解液pH为7的条件下,经4 h电解处理,苯酚被完全降解。BDD对垃圾渗滤液有良好降解效果,能有效去除COD和氨氮,并具有优异的脱色效果。     

电流密度对BDD电极电化学矿化吲哚的影响与机制

掺硼金刚石膜(BDD)电极电化学氧化法是去除难降解有机污染物的有效手段.与总有机碳(TOC)等的测定相比,气态中间产物的逸出量能够更直观有效地反映有机物的矿化程度与去除效果.本研究以吲哚为代表性污染物,通过对比不同电流密度(10、20和30 m A·cm-2)下BDD电极对吲哚的去除率与矿化率,结合降解过程中碳和氮形态的变化与守恒情况,分析吲哚的降解机制.结果表明,BDD电极对吲哚有良好的去除效果,电流密度为10、20、30 m A·cm-2时,吲哚达到100%去除的时间分别为8、5和4 h;TOC去除率、CO_2产生量均随电流密度的增加而增大,证明矿化率与电流密度成正相关;电解产生的CO_2气体与TOC、无机碳(TIC)构成了碳守恒体系.4~5 h时,体系TOC、TON和CO_2产生量均没有变化,表明电解产生的靛红具有较高的稳定性,此时为中间产物积累阶段;XPS表征进一步证实了中间产物靛红、苯醌等在电极表面的吸附,随着电解时间的延长,这些吸附的中间产物可进一步被降解.本研究从气态产物检测及碳氮形态分析与守恒的角度阐释吲哚矿化过程,对于辅助揭示有机物的电解过程有重要意义.     

超声强化金刚石膜电极电化学降解效率的机制

从电化学氧化的传质过程、吸附与脱附、电极反应3个步骤,考察了超声强化金刚石膜电极(BDD)电化学降解效率的机制.超声对上述3个步骤都有显著影响.超声增强了污染物的传质过程,苯酚和邻苯二甲酸的传质系数分别由5.4×10-6m/s和6.7×10-6m/s增大至2.0×10-5m/s,提高了270%和199%.污染物在BDD电极表面的电化学吸附特性决定了超声对吸附与脱附过程的作用.苯酚的吸附量大,但中间产物难于脱附,超声虽然使得吸附量由6.49×10-10mol/cm2减小至1.39x10-10mol/cm2,但促进了产物的脱附,产生了正效应,有利于直接氧化,氧化峰电流提高了32%;邻苯二甲酸的吸附能力弱,超声使得吸附量由1.25×10-11mol/cm2进一步减小至3.11×10-12mol/cm2,产生了负效应,导致直接氧化消失.超声可以显著提高BDD电极的降解效率,而且对苯酚降解的促进作用更为明显.苯酚的平均电化学氧化能量利用率提高了287%,高于邻苯二甲酸的224%,这主要是因为超声可以同时强化苯酚的直接氧化和间接氧化,但对于邻苯二甲酸,间接氧化得到了加强,却不发生直接氧化.     

高级氧化技术在纺织印染废水处理中的应用

本文较为详细地分析了印染各个工序的废水特性,并就高级氧化技术中BDD电化学氧化法、光催化氧化法、Fenton氧化法、湿式氧化法、超临界水氧化法在纺织印染废水中的应用做了综述,同时重点分析了BDD电极电化学氧化的原理,BDD薄膜电极对染料、农药等有机废水的氧化作用.     

掺硼金刚石薄膜电极对高浓度含藻水的灭活研究

以BDD为阳极,不锈钢为阴极,利用BDD电极良好的电化学特性研究BDD电极对含藻水的电化学氧化效果。考察了电流密度、极水比(A/V)、极板间距、初始pH、初始藻细胞浓度对杀藻效果的影响,并分析了一定条件下能耗与时间的关系。结果表明电流密度、A/V、初始藻细胞浓度对杀藻效果的影响较显著,而极板间距对杀藻效果的影响不明显,初始pH在4时灭藻效果最好,在初始阶段碱性条件比中性及弱酸性条件灭藻效果好。当电流密度为17 mA/cm~2,A/V为9.75 m~(-1),极板间距为0.7 cm,初始pH为7.0,初始藻密度浓度为1.2×10~9~1.4×10~9的条件下,BDD电极电化学氧化灭藻呈一级动力学特征(k=0.032 4,R~2=0.997),在电解时间90 min内可取得良好的灭藻效果,耗能37.69 kW·h/m~3,且能耗与电解时间呈现良好的线性关系。     

金刚石膜电极电化学氧化提高废水可生化性的研究

采用掺硼金刚石膜电极(BDD)电化学氧化的方法提高2-氯苯酚废水的可生化性,与钛基钌铱氧化物电极(DSA)进行对比,研究了该方法的机理.结果表明,BDD电极电化学氧化2.0h后,BOD5/CODCr值达到0.42,有效提高了废水的可生化性,而DSA电极电化学氧化2.0h后,BOD5/CODCr值仅为0.24.机理研究表明,由于BDD电极具有高的析氧电位,可产生大量的羟基自由基(×OH),能够使2-氯苯酚的苯环充分开环,形成草酸、顺丁烯二酸等易生化处理的中间产物,从而使可生化性提高;而DSA电极的析氧电位较低,产生羟基自由基的能力较差,不能有效地提高废水的可生化性.     

三维电极电化学氧化酚醛树脂生产废水

采用刷涂法和阳极电沉积法制备Ti/SnO2+Sb2O3/β-PbO2阳极,扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和电化学工作站分析和表征,具有良好表面结构和催化活性;电化学氧化槽内充填铁碳粒子电极形成三电极氧化系统.利用该系统电化学氧化酚醛树脂实际生产废水,研究氧化参数的变化对甲醛、苯酚和化学耗氧量(CODCr)降解效果的影响,包括电流密度、氧化时间和水溶液初始pH值.电化学氧化过程符合一级动力学.在生产废水中苯酚质量浓度为350 mg/L、甲醛质量浓度为1 800 mg/L,电流密度25 mA/cm3,电化学氧化时间300 min时,甲醛、苯酚和CODCr去除率分别达到96.5%,86.9%和94.7%.     

邻甲苯胺废水电化学处理效能的影响因素研究

文章采用石墨片做电极,搭建了简易的电化学污水处理装置处理邻甲苯胺模拟废水。实验中分别选取Na_2SO_4和NaCl做电解质考察了电解质浓度和电流密度对邻甲苯胺去除效果的影响规律,比较了2种电解质条件下COD去除率与能耗的差异,初步分析探讨了电化学反应器去除邻甲苯胺的机理。研究结果表明,NaCl做电解质时的去除效果明显优于Na_2SO_4,同等条件下邻甲苯胺的去除率高出41.2%,COD去除率高出37.2%,优化条件下所需能耗降低7.4%。这主要是由于氯化钠做电解质时,不仅有阳极对邻甲苯胺的直接氧化降解作用还能够产生强氧化性的氯气和次氯酸间接氧化邻甲苯胺。     

β-PbO2和BDD电极处理印染反渗透浓水性能

系统比较了β-PbO₂/Ti-Ti和BDD/Si-Ti两种电极体系处理实际印染行业反渗透浓水(ROC)的性能,考察了同步去除化学需氧量(COD)和总氮(TN)的动力学,以及对废水可生化性的改善情况.结果表明,BDD/Si-Ti电极体系的析氧电位(2.45V)和析氯电位(1.90V),以及阳极氧化电位和阴极还原电位的绝对值均高于β-PbO₂/Ti-Ti电极体系;两种电极体系对COD以及TN的去除符合拟一级动力学,其中BDD/Si-Ti电极体系对COD去除的表观速率常数和能量利用效率均优于β-PbO₂/Ti-Ti电极体系;而β-PbO₂/Ti-Ti电极体系对TN去除的表观速率常数和能量利用效率更优.β-PbO₂/Ti-Ti电极体系在5mA/cm²的电流密度下电解15min,可使反渗透浓水BOD/COD从0.18升至0.42(提高1.33倍),而BDD/Si-Ti电极体系仅提升0.78倍.两者相比,BDD/Si-Ti电极体系适用于矿化污染物,β-PbO₂/Ti-Ti电极体系适用于改善废水可生化性.     

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。     

电化学氧化预处理垃圾渗滤液的可行性研究

文章采用电化学氧化技术预处理渗滤液,在以钛涂钌铱为阳极、不锈钢为阴极,极板距离1.5cm,电流密度60mA/cm2,不外加电解质的情况下,电解120min,渗滤液的COD去除率达到48.6%,NH4+离子浓度去除率达53.6%,BOD5/COD比值由0.15提高到0.38,达到了较好的预处理效果。     

Fe-PTFE-nano-PbO_2/Ti电极电催化氧化对硝基酚废水研究

研究了模拟废水对硝基酚(p-NP)的电化学降解情况,实验中以Fe-PTFE-nano-PbO2/Ti为阳极,石墨为阴极,讨论了电流密度、p-NP初始浓度、电解质(Na2SO4)浓度、溶液初始pH这些因素对p-NP降解的影响。实验表明,电流密度越大,生成的·OH更多,去除效果越好;p-NP初始浓度越小,电解速度高于扩散速度,反应速率越快,浓度越高,产生的更难降解的与p-NP竞争有机物中间产物越多,反应速率越低;Na2SO4浓度越大,SO42-产生的中间产物因具有氧化作用,在一定浓度范围内促进有机物的降解;溶液pH越小,析氧电位越低,越不容易发生析氧副反应,提高降解效率,有利于有机物降解。实验中电流密度20 mA/cm2,p-NP起始浓度100 mg/L,Na2SO4浓度0.02 mg/L,pH为5.1时条件最优,有机物降解效果较好,120 min时p-NP去除率99.23%,COD去除率77.38%,矿化率较高。     

NZVI/Na2S2O8/超声复合法降解污染土壤PCB-29

多氯联苯（polychlorinated biphenyls,PCBs）是一类具有高毒性、难降解的有机化合物,为了研发土壤中多氯联苯（PCBs）污染物高效处理技术,本研究采用PCBs中的2,4,5-三氯联苯（PCB-29）作为研究对象,以纳米零价铁（NZVI）活化Na₂S₂O₈,再辅以超声氧化对土壤中PCB-29进行降解试验,结果表明,NZVI/Na₂S₂O₈/超声复合法对污染土壤中PCB-29具有很好的去除效果,降解反应时间为1h时,去除率最高可达86.37%;NZVI/Na₂S₂O₈/超声复合法对PCB-29最佳降解条件为土壤初始pH值为5.0,Na₂S₂O₈浓度为12mmol/L,Na₂S₂O₈/NZVI物质的量比1：1.     

三维电极电Fenton法对苯酚废水处理效果实验研究

采用三维电极电Fenton法对制陶工艺含酚废水进行处理,选择pH、时间、电压、FeSO₄·7H₂O投放量、通气量、电解质投放量以及电极间距为单因素,设置不同水平,研究苯酚和COD的去除效果,同时探讨了该方法的电化学能耗。结果表明:在pH为3,电压为15 V,FeSO₄·7H₂O投放量为1.8 g/L,通气量为9 L/min,Na₂SO₄粉末投加量为1.0 g/L,电极间距取10 cm,反应120 min的条件下,废水中苯酚及COD去除率可分别达到94.13%和86.67%,处理效果明显,且能耗较二维电极大大减少,可为该方法在含酚废水处理领域的应用提供参考。     

Photoelectrocatalytic degradation of high COD dipterex pesticide by using TiO2/Ni photo electrode

A TiO₂ thin film electrode deposited on porous nickel net (TiO₂/Ni) was prepared by the sol-gel method, and the surface morphology, crystal structure features and the grain size were characterized by Field emission scan electron microscopy (FESEM) and X-ray diffraction (XRD). The photoelectrocatalytic system was set up using a UV high-pressure mercury lamp as the light source, TiO₂ coated on foamed nickel as photo anode, Pt sheet as counter electrode and the pesticide dipterex in synthetic wastewater. Various factors that influence the photoelectrocatalytic decomposition of dipterex pesticide have been studied, such as degradation time, the type of electrolyte, current density, original pH value and different degradation methods. The prepared catalysts were employed to photoelectrocatalytically degrade the pesticide dipterex under UV irradiation, comparing the results with photocatalytic degradation and electrochemical oxidation. The results indicated that under the optimal conditions of 0.02 mol/L NaCl as the supporting electrolyte, current density = 2.5 mA/cm², pH 6.0 and dipterex pesticide 40 mg/L, and reaction time 2 hr, dipterex chemical oxygen demand (COD) removal rate and organophosphorous conversion of up to 82.6% and 83.5% were achieved, respectively. The method of photoelectrocatalytic degradation is more efficient than photocatalysis and electrochemical oxidation. The possible roles of the electrolytes on the reactions and probable mechanisms were also discussed.     

三维电极法降解阿莫西林模拟废水的工艺研究

电化学氧化法是一种高效且环保的处理技术,在对包括阿莫西林在内的抗生素的处理上具有显著优势。向传统二维电极反应器中添加活性炭作为粒子电极,能降低系统中传质阻力,提高电流效率。探究了利用三维电极反应器处理阿莫西林模拟废水的最佳工艺,并与传统二维电极反应器和单纯活性炭吸附工艺进行对比。结果表明:三维电极反应器处理阿莫西林适宜条件为石英砂占填充粒子总体积为10%,施加电流密度为5 mA/cm2,电解质为17 mmol/L Na₂SO₄,溶液初始pH为5.56,此时 TOC去除率为49.1%,阿莫西林去除率为99.0%;且三维电极反应器存在电解和吸附的协同作用,使TOC去除率高于单纯活性炭吸附法和二维电极反应器去除率的加和(49.1%>22.0%+8.7%),具有较好的应用前景。     

电化学氧化与生物法联合降解木质素

为开发经济和环境安全的木质素降解技术,采用ECO-BD(electrochemical oxidation and biodegradation, 电化学氧化与生物降解)工艺联合降解木质素,以Ti/Sn-SbO₂电极为阳极,无水Na₂SO₄为电解质,在恒电流条件下,应用响应面法得到ECO-BD联合降解木质素的最佳电化学条件:电流密度为8.64 mA/cm2,电量为20.00 kC,c(Na₂SO₄)为0.15 mol/L. 在该条件下,ECO-BD对1 g/L木质素溶液的COD_Cr去除率为59.31%,单位能耗为28.87 kW·h/kg. 采用傅里叶变换红外光谱及气相色谱-质谱对ECO-BD联合降解木质素过程中的降解产物进行分析发现,ECO能有效地破坏木质素的酚羟基结构及发色基团,木质素多聚体的醚键先被断裂形成单体,随后芳环结构被氧化生成醌类化合物,再进一步开环和裂解生成小分子酸类或被矿化成CO₂和H₂O;电解后溶液生化可降解性由0.20~0.25升至0.31~0.37,缩短了后续生物降解时间. 研究显示,ECO能先行打断抵御微生物攻击的木质素顽固键合结构,有利于后续BD消除残余碎片,实现木质素的ECO-BD高效低成本降解.