电催化同步降解水中硝酸盐氮和有机氯化物的研究

在利用电化学反应器单独脱硝脱卤的电催化实验基础上,对电化学催化方法同步脱硝脱卤进行研究.试验采用化学沉积法负载钯-铜合金(4∶ 1)的多孔钛板作为电解反应器阴极,电解硝酸盐氮(NO-3-N)和五氯酚(PCP)的混合溶液.结果表明: PCP的脱卤效果与单独脱卤时相似,但PCP的存在对NO-3-N的还原脱除有明显影响.PCP在钯原子上的竞争性吸附抑制了NO-3-N还原反应的中间产物NO-2-N继续还原,导致在反应初期出现NO-2-N的积累;随着PCP的充分还原,前期积累的副产物NO-2-N可以逐渐被降解.分批试验和推流试验结果表明,利用多孔钛板负载的钯-铜二元合金电极,选择合适的反应参数,可有效地脱除水中的硝酸盐氮和卤代有机物.     

自生动态膜-生物反应器结构优化的研究

针对自生动态膜-生物反应器内部结构进行了动力学运行的理论分析,通过能量平衡机理对自生动态膜-生物反应器体系进行了讨论,基于体系总能耗最小的原理推导出液相循环流动方程.建立的混合液流速与清水流速之间的关系模型可以很好地反映混合液流速与清水流速之间的关系.通过建立的清水流速测定方法得出反应器结构与清水膜面错流流速之间的关系：调整降流区横截面积(A_d)与底部通道截面积(A_b)的比值为0.7以及升流区横截面积(A_r)与顶部通道截面积(A_u)的比值为0.9,调整降流区横截面积与升流区横截面积的比值在1.2～1.5范围内以及增加反应器的有效高度H_D都可以在不改变曝气强度的条件下增加膜面错流速度,此结果与推导出的循环流动方程可以很好地吻合.     

多孔钛板负载Pd阴极电催化加氢还原水中五氯酚

研究了以多孔钛板负载钯作为阴极,通过电催化加氢还原水中五氯酚的脱卤效果和主要影响因素.实验表明,五氯酚电催化加氢的主要产物为苯酚和游离态Cl^-.其中Cl^-生成量可达到理论值,实现完全脱卤,苯酚的转化率达90%以上.随着PCP浓度的降低,电流效率下降,降解单位重量PCP的能耗增加.回路中电流强度对脱卤的电流效率和能耗影响很大,300mA时效果最佳.与电流相比,水溶液中pH和循环流速对脱卤效果的影响有限.结果表明,多孔钛板负载金属钯电催化反应器可有效地对五氯酚加氢脱卤,电流效率高,能耗低,并且操作简单,适用范围广.     

多孔钛板负载Pd-Cu阴极电催化还原饮用水中硝酸盐的研究

研究了以多孔钛板负载钯-铜(4∶1)合金作为阴极,通过电催化还原脱除饮用水中硝酸盐氮的效果和主要影响因素.试验表明,电催化反硝化的主要产物为氮气,钯-铜合金的电催化活性可达到16.69 mg/(g·h)、选择性可达96.9%.在低硝酸盐氮浓度下,电催化反硝化反应符合表观一级反应动力学,高浓度时符合零级反应动力学.当槽压低于1.5V或电流强度小于5mA时,阴极几乎不会发生硝酸盐氮的还原反应;而当槽压大于4.2V时或电流强度大于30mA时,阴极生成氨氮的副反应显著增加.中性条件下电催化反硝化的活性和选择性都能达到较好的效果,酸性条件下反应活性增加但选择性降低.溶液中的传质对反硝化没有显著影响.溶液中存在的其它阴离子对反硝化不利,不同阴离子对反硝化反应的影响次序为ClO₄^-3^--.