电絮凝─超滤协同去除水中的腐殖酸

采用电絮凝-超滤(electrocoagulation-ultrafiltration,EC-UF)技术协同去除水中腐殖酸(HA),主要考察了电流密度、初始pH、初始HA浓度、初始电导率等因素对HA去除率的影响,解析了在这些影响因素下HA的去除机理,并对滤饼层特征和膜污染机制进行了研究。结果表明,在电流密度j=10 A·m~(-2)、初始pH=7、初始电导率σ0=1 000μS·cm~(-1)、电解时间为15 min的条件下,初始HA浓度为10 mg·L~(-1)时,EC-UF工艺对水中的HA的去除率可以达到97.3%,膜污染为可逆污染,被污染的膜经过清洗后通量可恢复到初始的94%。     

电絮凝-膜分离反应器还原-絮凝-超滤一体化处理六价铬废水

采用电絮凝-膜分离反应器(electrocoagulation membrane reactor,ECMR)对含铬废水进行研究。讨论了电化学参数和水质条件对Cr(Ⅵ)去除的影响,对比了ECMR和EC-UF抑制膜污染的作用机制。结果表明,在电流密度J=55 A·m~(-2)、初始浓度C(Cr~(6+))=40 mg·L~(-1)、初始pH=3、电解时间60 min、水力停留时间20 min条件下,ECMR出水总Cr去除率达到99.2%,废水中Cr(Ⅵ)的去除率达到99.4%。同时发现ECMR膜通量优于EC-UF,通量高出近15%,ECMR装置不但能够充分利用电絮凝中的电场和气浮作用,进一步强化减缓膜污染,而且可以使装置系统更加紧凑,节省占地空间。     

电絮凝-超滤除氟工艺参数优化研究

电絮凝-超滤(electrocoagulation-ultrafiltration,EC-UF)工艺在饮用水除氟方面具有良好的应用前景。研究了EC-UF除氟效果和膜污染过程,考察了电流密度、水力停留时间、初始pH、初始氟浓度对除氟效果和膜污染的影响。结果表明,在连续流下EC-UF工艺除氟效果良好,在电流密度30 A/m2、水力停留时间20 min、初始pH在6.0~7.0的最佳工艺条件下,氟的去除率达到80%以上。膜污染主要是由电解过程产生的铝絮凝剂与氟离子形成的颗粒物质导致。上述结果为EC-UF除氟工艺改进提供了参考和依据。     

电絮凝-超滤除氟控铝工艺参数优化

电絮凝-超滤(electrocoagulation-ultrafiltration process,EC-UF)工艺在饮用水除氟方面具有良好的应用前景,但是存在着能耗较高和出水余铝不达标的问题。实验通过优化电絮凝参数和pH,解决了EC-UF工艺能耗高和出水余铝不达标问题。主要考察了电絮凝pH、电流密度、水力停留时间、初始氟浓度对氟离子的去除效果以及膜污染的控制情况,并分析了铝络合物对氟的去除机理。结果表明,在电流密度10 A·m~(-2)、水力停留时间30min、pH在6.0～7.0的最佳工艺条件下,EC-UF工艺的出水氟、余铝含量均可达到生活饮用水水质标准。与传统工艺相比,调控pH的EC-UF工艺能耗为0.467 kWh·g~(-1),降低了33.9%,并且具有较好的出水水质,表明p H的调控是EC-UF除氟控铝工艺优化的关键因素。     

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。     

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。     

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)。     

抗坏血酸对三价铁/过氧化钙体系降解头孢氨苄的影响

通过添加抗坏血酸(AA)能够缓解铁离子形成沉淀和加速Fe~(3+)转化为Fe~(2+),催化CP产生活性氧物质(ROSs),对CFX降解起到促进作用。研究了Fe~(3+)/AA/CP体系降解CFX的Fe~(3+)浓度、AA浓度、CP浓度、初始pH等主要影响因素。结果表明:在Fe~(3+)浓度0.60 mmol·L~(-1)、AA浓度0.15 mmol·L~(-1)、CP浓度0.144 g·L~(-1)、CFX的初始浓度0.15 mmol·L~(-1)和初始pH=3.00的室温条件下,20 min内CFX的降解率可达到100%。随着初始pH升高,CFX的降解率随之降低。反应过程中降解CFX的活性物质为羟基自由基(HO·)和超氧自由基(O2-·),其中HO·对CFX降解起到主导作用。水中阴离子的影响表明,SO_4~(2-)、Cl~-对CFX的降解影响较小;但HCO3-对CFX的降解有明显的抑制作用。在处理成分较复杂的实际养殖废水实验中,发现只有提高药剂量才能达到有效降解实际废水中头孢氨苄的目的。     

响应面法对泡沫铜阴极电芬顿产H_2O_2与·OH性能优化

泡沫金属因其三维结构及优良导电性,使其作为电芬顿阴极开始引起学者关注。选择泡沫铜为阴极、石墨棒为阳极,搭建微孔曝气均匀的玻璃反应器,提高体系传质效率,并通过响应面探索体系产H_2O_2和·OH的机理。用响应面设计3因素(pH、电流、Fe~(2+)初始浓度)3水平实验,得到体系产H_2O_2和·OH与3种因素之间的非线性回归方程,得到最优条件:当pH=2、电流0.25 A、Fe~(2+)初始浓度为15μmol·L~(-1)时H_2O_2产量最大,为457.27μmol·L~(-1);当pH=2、电流0.25 A、Fe~(2+)初始浓度为20μmol·L~(-1)时·OH产量最多,可达18.56μmol·L~(-1)。根据方差分析,二次模型显著性很高(R_(H_2O_2)~2=0.977 8,R_(·OH)~2=0.964 2),能够很好地模拟实验结果。通过铜溶出实验分析得出铜溶出量在0.4~1.8 mg·L~(-1)之间,符合现行污水排入城镇下水道水质标准(CJ 343-2010)。     

单室微生物燃料电池处理含铜模拟废水

为了降低废水中重金属的含量,研究了空气阴极单室微生物燃料电池对模拟废水中Cu(Ⅱ)的去除效果。考察了铜的初始浓度、初始pH值和外加电阻等单因子的影响,从Cu(Ⅱ)去除率及电压输出等方面进行考核,确定最佳去除条件:SMFC的最大耐受浓度为12.5 mg·L~(-1),最适Cu(Ⅱ)还原去除的初始pH值为6.0和低电阻500Ω。SMFC出水Cu(Ⅱ)浓度低于0.5 mg·L~(-1),达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中总铜排放标准,拓展了生物电化学系统系统在去除重金属离子废水方面的应用。     

铁粉还原-Fenton氧化处理络合铜废水的研究

采用铁粉还原-Fenton氧化工艺处理含络合铜工业废水,研究了联合工艺对络合铜的破络效果,重点考察了常温下H2O2投加量、初始pH值、反应时间、Cu(Ⅱ)初始浓度以及铁粉粒径等因素对该工艺处理效果的影响,同时探讨了相关机理。结果表明:在初始Cu(Ⅱ)浓度为50 mg/L,初始pH=3的体系中,加入过量铁粉,H2O2投加量控制在H2O2∶COD=1.5∶1(质量比),反应30 min后在pH=9的条件下沉淀,废水的COD去除率为86.5%,Cu(Ⅱ)去除率为99.9%,处理水达到《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)要求。研究还表明:铁粉粒径对处理效率的影响较小,采用工业级铁粉即可达到理想效果。     

铁阳极电化学对直接大红4BE模拟废水脱色

对铁阳极电化学处理直接大红4BE染料废水脱色率和脱色能耗的影响因素进行研究。考察了电流密度、染料溶液初始pH值、染料初始浓度和支持电解质Na2SO4浓度对脱色性能的影响。结果表明,电流密度、染料废水初始pH、染料初始浓度、支持电解质浓度对脱色率和脱色能耗产生较大影响。在电流密度1.667 mA/cm2、pH值6.54、染料浓度50mg/L、Na2SO4浓度0.01 mol/L、温度20℃、搅拌速度600 r/min、电解时间60 min条件下,脱色率达到92.1%,脱色能耗1.298 kWh/kg染料、铁阳极消耗量41 mg/400 mL染料模拟废水。     

UV/H_2O_2-NaOH沉淀法处理铜-酒石酸络合体系模拟电镀废水的研究

含铜电镀废水中酒石酸等络合剂的存在,使得采用普通氢氧化物或硫化物沉淀法难以满足达标排放的要求。采用UV/H2O2-NaOH沉淀法处理铜-酒石酸络合体系模拟电镀废水,考察了光照时间、初始pH、H2O2投加量等因素对处理过程的影响。结果表明,对于铜-酒石酸络合体系(酒石酸质量浓度为418mg/L,CuSO4·5H2O质量浓度为196mg/L),得出的最佳处理条件为:光照时间70min,H2O2投加量1.07g/L,初始pH 3.0,出水中铜质量浓度可以低于0.3mg/L的排放标准,为后续工业化应用奠定了基础。     

曝气对电解除磷的影响研究

针对高浓度含磷废水,重点分析了电解除磷工艺中曝气对磷去除率、pH、电导率、电极钝化的影响.结果表明:(1)在电流密度为20 mA/cm2、磷初始质量浓度为200 mg/L,初始pH为5.5～6.5的条件下,当曝气量为1.0、1.5、2.0 L/min时,60 min内磷去除率均接近100%,而且出水中未检测出磷,符合<污水综合排放标准>(GB 8978-1996)中一级标准,30～40 min内,磷去除率达到了95%以上,磷残余质量浓度小于10 mg/L,相比未曝气的情况,磷去除率有了显著提高;(2)在电流密度为20 mA/cm2、磷初始质量浓度为200 mg/L、初始pH约为3的条件下,曝气溶液的pH在前30 min呈上升趋势.30 rain后趋于平缓,最终停留在8左右;(3)在电流密度为20 mA/cm2、磷初始质量浓度为200 mg/L、初始pH约为3的条件下,曝气溶液的电导率在整个电解除磷过程中先逐步下降,30～40 min后逐步趋于稳定;(4)曝气对于抑制电极钝化、提高磷去除率有着显著效果.     

复配Na_2S-DDTC处理高浓度含Ni电镀废水

为降低实际工程中二硫代氨基甲酸盐(DTC)类螯合剂用药成本,以某电镀厂高浓度含络合Ni电镀漂洗废水作为处理对象,研究了一种有机巯基类螯合剂(简称DDTC)复配Na_2S去除Ni离子的效果与机理,并重点对反应pH、DDTC与Na_2S单独、复配投加量、含Ni初始浓度等几个因素的影响进行探究。实验结果表明:反应pH值对Ni的去除有较大影响,pH=9.0时Na_2S-DDTC对Ni的去除效果最好;Na_2S-DDTC对电镀络合Ni具有很好的捕集功能,优于Na_2S、DDTC单独使用,其中当pH=9.0,nNa_2S/nNi=1.5,ρ(DDTC)=200 mg·L~(-1)时,Ni的剩余浓度为0.062 mg·L~(-1),达到《电镀污染物排放标准》(GB 21900-2008)中关于Ni污染物特别排放限值要求(0.1 mg·L~(-1));Na_2S-DDTC处理不同初始浓度的含Ni废水具有较宽的应用范围,其中Na_2S对Ni的用量存在nNa_2S/nNi=1.5的化学计量关系,DDTC存在不同的最佳投药量;Na_2S与DDTC复配使用具有一定的协同作用。     

磁性还原氧化石墨烯负载Fe~0对罗丹明B的类芬顿降解

合成了磁性还原氧化石墨烯负载零价纳米铁材料(Fe~0-MF-RGO),并在双氧水(H_2O_2)的作用下构成类芬顿试剂用于对罗丹明B(Rh B)的吸附-催化降解。通过正交实验研究了pH值、Fe~0-MF-RGO用量、Rh B初始浓度、温度和H_2O_2浓度5个影响因素。在15℃、pH值为7.0、Fe~0-MF-RGO投加量1.0 g·L~(-1)、Rh B初始浓度为50 mg·L~(-1)以及H_2O_2浓度为0.8 mmol·L~(-1)的条件下,150 min后模拟废水中Rh B的去除率达到98.17%,经5次循环使用后去除率为72.97%。     

钢渣污泥陶粒催化剂催化臭氧深度处理炼油废水

采用固相混合法制备了钢渣污泥陶粒催化剂,SEM、XRD测试结果显示,催化剂具有较为发达的孔隙结构,活性组分以MnO_2和CuO晶型形态分布于陶粒中。对含盐炼油废水生化尾水进行了臭氧催化氧化研究,考察了废水初始pH、催化剂用量、臭氧投加量等因素对COD去除效果的影响。结果表明,当反应初始pH为7.36、催化剂用量为15 g·L~(-1)、臭氧投加量为4.21 mg·min~(-1)时,反应35 min,废水中COD从86.97 mg·L~(-1)降至48.02 mg·L~(-1),出水水质达到新修订的《石油炼制工业污染物排放标准》。所制备的催化剂活性稳定、使用寿命长,活性组分锰、铜溶出率低,无二次污染产生。     

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。     

钛基锡锑阳极电化学氧化去除水中的四环素

以钛基锡锑电极为阳极,研究了电化学氧化技术对水中四环素的去除效果。考察了电流密度(5~25 mA·cm~(-2))、极板间距(5~25 mm)、四环素初始浓度(5~100 mg·L~(-1))和电解质种类(NaClO_4、Na_2SO_4和NaNO_3)对四环素电化学降解效率的影响。研究表明:钛基锡锑电极电化学降解四环素反应符合一级反应动力学规律(R~20.95);四环素降解效率随电流密度增大而增大,当电流密度大于15 mA·cm~(-2)时,四环素的降解反应受传质控制;四环素降解效率随极板间距增大而减小,在传质控制条件下,反应速率与极板间距成反比;初始浓度小于20 mg·L~(-1)时,受传质影响,四环素降解效率基本不随初始浓度变化,当初始浓度大于20 mg·L~(-1)时,四环素降解效率随初始浓度增大而减小;Na_2SO_4为电化学降解水中四环素较合适的电解质。     

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。