Bi-PbO2电极电化学氧化去除模拟废水中氨氮的研究

本实验采用钛网作为基体,利用电沉积方法制备了纯PbO2电极和Bi-PbO2电极,通过SEM、XRD、XPS对电极的表面形态进行了表征,利用循环伏安法对Bi-PbO2电极电化学特性进行了研究.同时,以氨氮模拟废水作为研究对象,考察了Bi-PbO2电极的电催化活性,探讨了氨氮电化学氧化降解机理.结果表明,Bi-PbO2电极的形态表征、电催化活性明显高于纯PbO2电极,氨氮的去除效率随电流密度的增加而提高,碱性条件下氨氮的去除效果明显好于酸性条件,适量浓度的Cl-的引入在碱性条件下提高了氨氮的去除效果.当氨氮初始浓度为50 mg·L-1、电流密度为40 mA·cm-2、pH=12、Cl-浓度为600 mg·L-1时,电解120 min后,氨氮100%去除.氨氮的降解机理为:体系中无添加氯离子,酸性条件下氨氮主要是通过间接氧化去除,碱性条件下通过直接电氧化和间接氧化共同完成;体系中添加氯离子,氨氮的去除主要是通过溶液中生成的有效氯间接氧化去除.     

pH值对氨氮电化学氧化产物与氧化途径的影响

摘要:研究了含氨氮废水在循环流动式电解槽中的电化学氧化,讨论了pH值对氨氮电化学氧化效果、产物及其途径的影响。结果表明,在弱碱性条件下,有利于电解过程中羟基自由基和游离氯的生成,氨氮的电化学氧化速率较大。在有氯离子存在的情况下,氨氮电化学氧化过程中有氯胺生成,氯胺的组成与体系的pH值有关,当pH>9时,一氯胺占优势;当pH=7时,一氯胺和二氯胺同时存在,并且近似相等;当pH<5时,主要是二氯胺;pH值大于5时,可以避免三氯化氮的生成。在电流密度为20mA/cm2时,电解产生的羟基自由基小于5×10-15mol/L,氨氮电化学氧化的2种途径中间接氧化起主要作用。     

pH值对氨氮电化学氧化产物与氧化途径的影响

研究了含氨氮废水在循环流动式电解槽中的电化学氧化.讨论了pH值对氨氮电化学氧化效果、产物及其途径的影响.结果表明,在弱碱性条件下.有利于电解过程中羟基自由基和游离氯的生成.氨氮的电化学氧化速率较大.在有氯离子存在的情况下,氨氮电化学氧化过程中有氯胺生成,氯胺的组成与体系的pH值有关.当pH>9时,一氯胺占优势;当pH=7时.一氯胺和二氯胺同时存在,并且近似相等;当pH<5时,主要是二氯胺;pH值>5时,可以避免三氯化氮的生成.在电流密度为20mA/cm2时.电解产生的羟基自由基<5×10-15mol/L,氨氮电化学氧化的2种途径中间接氧化起主要作用.     

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。     

电化学氧化法处理氨氮废水的实验研究

针对城市污水处理厂出水氨氮偏高和不达标问题,本研究采用电化学氧化法对低浓度模拟氨氮废水进行试验,分别考察了电流大小、初始pH值、初始Cl-浓度对氨氮去除效果的影响。结果表明,模拟水初始pH值为7.41、3‰NaCl浓度、电解电流为8 A时,电解1.5～2 h氨氮可完全去除,而且此时所需能耗也较低。该方法可用于低浓度废水的深度脱氮处理,具有良好的应用前景。     

MgO低温催化臭氧降解氨氮的机制研究

研究了低温条件下单独臭氧及MgO催化臭氧化降解水中氨氮的效率和特征,并对其反应机制分别进行了探讨.结果表明,pH是影响臭氧和催化臭氧化除氨的重要因素,不仅影响溶液中NH_3与NH~+_4的比例和臭氧氧化氨氮的速率,还影响氧化产物种类,从而影响脱氮效果.10℃时,单独臭氧对水中氨氮的氧化降解效率随pH的升高而增大,pH≤9时整体降解效率不高,pH=9时仅为16.39%,而pH=10时达到41.77%.臭氧和·OH共同参与降解氨氮的过程.单独臭氧氧化氨氮生成氮气的选择性具有pH依赖性,并与Cl~-密切相关.pH低(≤9)时,氨氮多以NH~+_4形态存在,O_3与Cl~-反应生成ClO~-_x(x=1、3),再氧化NH~+_4,从而生成气态产物N_2或N_2O.MgO在低温条件下具有很强的催化臭氧化降解氨氮的能力且温度升高有利于反应的进行,0、10、20℃时,MgO催化臭氧化氨氮的效率分别为77.53%、80.17%、91.26%.此过程中,·OH参与反应的程度低,一部分氨氮降解依靠ClO~-_x氧化NH~+_4,而氨氮降解的主要途径为O_3对NH_3的直接氧化.     

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。     

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.     

电解对氯苯酚稀水溶液中脱氯降解机理研究

利用石墨电极进行了多种条件下对氯苯酚水溶液的电解研究。研究结果表明,CODCr去除率和脱氯率随电压的升高呈先升高后下降的趋势、随对氯苯酚质量浓度的升高呈指数下降、随溶液pH的升高而升高。碱性条件下电解效果明显优于中性和酸性条件。在电压为10V,pH≈12,电解100mg L的对氯苯酚溶液2h后,CODCr去除率可达52 94%,脱氯率达52 8%。由脉冲辐解瞬态吸收光谱可知,中性、酸性条件下降解机制均为OH·自由基的作用,经过瞬态分子OH-adducts(OH加合物)的中间产物进一步氧化降解;碱性条件下通过OH·自由基和对氯苯酚氧基负离子的阳极直接失电子氧化作用2种降解机制,经过瞬态分子氯代酚氧自由基中间产物氧化降解对氯苯酚,产物分析结果显示生成了对苯二酚和苯醌等中间产物。      

UV/K_2S_2O_8降解偶氮染料AO7的研究:动力学及反应途径

紫外光分解过硫酸盐(S2O28-)是一种新型的高级氧化技术,可以产生强氧化性的硫酸根自由基(SO·4-).以偶氮染料AO7为目标污染物,重点研究了反应体系氧化剂K2S2O8浓度、溶液初始pH值和无机阴离子(H2PO4-、HCO3-、NO3-和Cl-)对反应体系的影响.结果表明,AO7的降解遵循准一级动力学,当AO7初始浓度为0.14mmol/L时,最佳的氧化剂K2S2O8与污染物AO7的摩尔比为20.pH值对UV/K2S2O8体系降解AO7的反应速率影响较大,增大pH有利于SO·4-转化为·OH.溶液中的无机离子对反应体系有一定的抑制作用.采用GC/MS分析了UV/K2S2O8体系降解AO7的主要中间产物(萘酚、1,2-苯并吡喃酮、邻苯二甲酸),并根据中间产物的分析推测了降解途径.     

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。     

Ti/RuO2-IrO2电极电化学方法降解溶液中TBBPA及其降解机理探究

四溴双酚A(TBBPA)是世界上产量和用量最大的溴代阻燃剂之一,在河流、底泥及污水中持久存在,严重威胁环境和人体健康.探讨了阳极为Ti/RuO_2-IrO_2电极的电化学法对溶液中TBBPA的降解效率,并考察了电流密度(5~20 m A·cm~(-2))、初始pH值(3~11)、极板间距(1~3 cm)及电解质浓度(1~40 mmol·L~(-1))对降解速率的影响.研究结果表明,TBBPA的降解遵循一级动力学方程,在溶液初始浓度为5 mg·L~(-1)、电流密度为10 mA·cm~(-2)、电解质浓度为5 mmol·L~(-1)及极板间距为1 cm的条件下,60 min后TBBPA的降解率可达97.2%,且降解速率常数和半衰期分别为0.060 min~(-1)和11.6 min,能量消耗为105.3 k Wh·m~(-3).同时运用HPLC-MS/MS检测出中间产物双酚A(BPA)和2-溴苯酚,并推断其降解途径主要为在羟基自由基(·OH)作用下连续的脱溴过程中,苯环与异丙基之间的C—C键断裂生成BPA和2-溴苯酚.电化学法是一种高效的、有潜力的降解难降解有机污染物的方法,本文将为今后实际废污水中TBBPA的去除提供基础数据和技术参数.     

Ti/Ti4O7阳极电化学氧化降解水中的美托洛尔

等离子喷涂法制备了钛基亚氧化钛电极(Ti/Ti_4O_7),以该电极为阳极,研究了电化学氧化法对水中美托洛尔的去除效果.考察了电流密度(5~25 mA·cm~(-2))、极板间距(5~25 mm)和初始浓度(3~50 mg·L~(-1))对美托洛尔电化学降解效率的影响;分析美托洛尔电化学降解过程中溶液总有机碳(TOC)和毒性的变化,鉴别反应中间产物并计算其毒性.研究表明:Ti/Ti_4O_7阳极电化学降解美托洛尔反应符合一级反应动力学规律(R20.95),降解效率随电流密度的增大而增大,随极板间距和初始浓度的增大而减小;TOC去除率在反应40 min后可达56.5%;反应过程中产生了质合比为266、250、223和207的中间产物,造成美托洛尔溶液的生物毒性在电化学反应过程中先升高后下降.     

pH对电化学氧化垃圾渗滤液的影响

主要研究了不同pH值对高氨氮垃圾渗滤液的电化学氧化的影响,重点考察了pH值在电解过程中的电解速率、电流效率、能耗以及三氯甲烷生成情况。结果表明:pH对电化学氧化垃圾渗滤液过程有重要的影响。在弱碱性条件下,电解垃圾渗滤液过程中氨氮及COD的降解速率、电流效率及能耗均要比在强酸、强碱条件下高,当pH为8.09时,经过6 h降解,氨氮的去除率达到100%,氨氮的降解速率为7 mg/(L.min),电流效率为45.23%,氨氮能耗为0.09kWh/g,COD的降解去除率达到50%,三氯甲烷产生的随着电解时间的增加而增加,电解6 h后三氯甲烷浓度从低于检测值升高至0.636 mg/L。     

Pd/C气体扩散电极用于电生成H2O2降解苯酚的研究

采用自制的Pd/C气体扩散阴极和Ti/IrO2/RuO2阳极,在无隔膜电解槽中对苯酚模拟废水降解效果及机制进行了研究,采用电子自旋共振法(ESR)对电解体系中产生的羟自由基(·OH)进行了检测.结果表明,在Pd/C气体扩散体系中掺杂Pd催化剂可以促进H2 O2的生成(H2 O2的稳定浓度是7.5 mg/L),有利于·OH的产生.经电化学氧化处理120 min后,苯酚和COD的去除率分别达到97.2%和50%,表明在电催化氧化过程中苯酚被氧化生成了大量低分子量中间产物.废水的BOD5/COD值达到0.73是处理前的9.1倍,苯酚废水的可生化降解性通过电化学氧化处理后显著提高.在该电化学体系中苯酚的降解是在阳极直接、间接氧化及阴极产生的H2 O2、·OH的氧化共同作用下完成的.通过对紫外扫描光谱图的分析推断出苯酚在电解过程中有醌类物质生成;由GC-MS检测到了邻苯二酚、对苯二酚、苯醌等芳香族化合物和己二酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、丁二酸、丙二酸、乙二酸等短链羧酸,据此提出了苯酚降解的可能历程.     

Chlorobenzene degradation by electro-heterogeneous catalysis in aqueous solution: intermediates and reaction mechanism

This study was performed to investigate the variables that influence chlorobenzene (CB) degradation in aqueous solution by electro-heterogeneous catalysis.The effects of current density,pH,and electrolyte concentration on CB degradation were determined.The degradation effciency of CB was almost 100% with an initial CB concentration of 50 mg/L,current density 15 mA/cm2,initial pH 10,electrolyte concentration 0.1 mol/L,and temperature 25°C after 90 min of reaction.Under the same conditions,the degradation eff...