掺硼金刚石膜电极处理医院废水的研究

通过研究自制电解槽,利用掺硼金刚石膜电极(BDD)对医疗废水进行消毒实验研究.实验研究了电流密度、消毒时间及Cl-浓度对消毒效果的影响.实验结果表明:电流密度越大,消毒效果越好;消毒接触时间越长,消毒效果越好;Cl-浓度对消毒效果影响显著,医疗废水C1-质量浓度达到200 mg/L以上,消毒接触时间≥9s,出水即可满足GB 18466-2005《医疗机构水污染物排放标准》粪大肠茵群数均不得超过500 MPN/L.     

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。     

苯酚废水的高级氧化处理技术

分析了多种高级氧化技术对苯酚废水处理的共同作用机理,阐述了催化湿式氧化法、光催化氧化法、电催化技术、超声声化学氧化、超临界水氧化等在含酚废水高级氧化处理中的研究进展及发展趋势。     

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.     

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。     

新型二氧化铅电极处理硝基苯废水

采用高压塑片的方法制备了一种PbO₂电极,用X衍射、扫描电镜、火焰原子吸收分光光度法对该电极性能进行了考察,并探讨了该电极降解硝基苯的机理和工艺条件.结果表明,该电极与普通石墨电极相比,COD_Cr去除率更高,电解5 h COD_Cr去除率最高可达65%.由于PbO₂电极具有较高的析氧电位,在阳极极化下,PbO₂电极表面易生成·OH,这是其电解效率高的主要原因.该电极电解硝基苯的最适条件:ρ(硝基苯)为501.5 mg/L,电极间距为3 cm,溶液pH为7.利用该电极处理含磷酸盐和氯离子的硝基苯废水效果尤为突出,但由于阴极的还原作用,电解过程中硝基苯不能被完全氧化.      

三维电极处理腈纶聚合废水的条件优化研究

采用填充粒状活性炭的三维电极处理腈纶聚合废水,考察实验条件对污染物去除效果的影响以及废水处理前后可生化性的变化.阳极为Ti/SnO₂-Sb₂O₃网状极板,阴极为网状钛电极,分别考察了停留时间、 电解电压、 pH值、 曝气量对废水中污染物去除效果的影响.结果表明,电解电压和pH值对废水有机物的去除率影响较大,在最优实验条件：电解电压为15V,pH值为3,曝气量400 mL/min的条件下电解120 min,腈纶聚合废水的COD、 TOC和丙烯腈的去除率分别为32.59%、 22.17%和89.70%,并且经过电解处理,废水BOD₅/COD值从0.02上升至0.42,可生化性显著提高,为生物处理提供了条件.     

金刚石膜电极对有机污染物的电催化特性

研究了化学气相沉积法(CVD)制备得到的掺硼金刚石膜电极的物理性质和电化学性能.用扫描电子显微镜(SEM)法表征了金刚石膜的表面微观结构,采用循环伏安法和交流阻抗法研究了电极的电化学性质.结果表明,金刚石薄膜表面形态为复晶结构,颗粒大小均匀,掺硼后使电极具有良好的导电性能.金刚石膜电极具有很宽的电势窗口,在酸性、中性和碱性3种介质中分别为4.3V、4.0V和3.0V.同时,金刚石膜电极的背景电流非常低,为-9×10^-6～5×10^-7A.在铁氰化钾电解液中,金刚石膜电极表面在反应过程中始终保持良好的活性,在表面进行的电化学反应具有良好的准可逆性,其电极动力学主要是受扩散过程所控制.金刚石膜电极对有机污染物的催化氧化作用具有选择性.与铂电极和石墨电极相比,金刚石膜电极对苯酚、硝基苯等芳香化合物的催化氧化强烈,氧化过程较为简单、彻底.这些性质表明金刚石膜电极是一种非常适用于环保处理的新型电极.     

F-SnO2/GAC粒子电极的制备及其电催化性能

以颗粒活性炭（GAC）为载体,通过溶胶-凝胶法制备了经F^-掺杂改性的F-SnO₂/GAC粒子电极.采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱（EDS）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、循环伏安曲线（CV）对粒子电极进行了表征.并以罗丹明B（RhB）为目标污染物,考察该粒子电极的电催化性能.结果表明：F-SnO₂纳米颗粒均匀分布在GAC的内外表面,且结晶完整;经F^-掺杂改性后的SnO₂活性组分能够增加反应体系中的转变电荷量,提高电催化活性.当RhB质量浓度为300mg/L、初始pH 3、槽电压为9V、处理30min时,在500℃下煅烧2h的10% F-SnO₂/GAC粒子电极对RhB的脱色率和COD去除率达到了97.6%和89.0%.运用电子自旋共振技术（ESR）确定了电催化过程主要是以羟基自由基（·OH）的间接氧化来实现对污染物的去除.     

不同涂层电极和抑制剂对电化学氧化降解苯酚的影响

采用热分解法和电沉积法2种工艺制得4个二氧化铅电极,用扫描电镜（SEM）观察了电极表面形貌.以水杨酸(2-HBA)为捕获剂,用高效液相色谱仪测定羟基自由基与水杨酸的羟基化产物2,5-二羟基苯甲酸(2,5-DHBA)的量作为产生的羟基自由基的浓度.通过羟基自由基的浓度的测定和苯酚的降解,研究了不同涂层电极和抑制剂对电化学氧化对苯酚降解的影响.热分解电极、无掺杂电极、掺铋电极和掺镧电极产生羟基自由基的最大浓度分别为0.781、1.048、1.838、2.044 μmol/L,以这4个电极为阳极对苯酚进行电解, 1.5　h苯酚去除率分别为87.30%、93.55%、97.95%、98.70%,5　h　TOC去除率分别为86.75%、94.26%、98.53%、99.60%;以掺镧电极为阳极,加入抑制剂CO^2-₃、PO^3-₄、CH₃ＣＯＯ^-产生的羟基自由基的最大浓度分别为无检出、0.170 μmol/L、0.270 μmol/L,对苯酚进行电解,5 h苯酚去除率分别为99.06%、99.98%、99.79%.电沉积法制得电极对苯酚的降解效果优于热分解法制得的电极,而掺杂的电极优于无掺杂的电极,掺镧电极对苯酚降解效果最好,抑制剂CO^2-₃、PO^3-₄、CH₃ＣＯＯ^-存在时会对苯酚的降解起到阻碍作用,CO^2-₃阻碍作用最强.不同制备方法和掺杂不同添加剂制得的电极的催化性能不同,对苯酚的降解效果也不同;羟基自由基的浓度越大,苯酚的降解效果越好,抑制剂捕获了产生的羟基自由基,不利于苯酚的降解.     

高盐高氮榨菜废水生物脱氮试验研究

针对榨菜生产过程中产生的高盐高氮废水,探讨了在高盐条件下有机负荷、氮负荷、DO、pH等因素对SBBR反应器脱氮效能的影响.研究结果表明,在SBBR反应器中接种从榨菜腌制废水中筛选出的耐盐菌后,可使反应器对高盐废水具有良好的适应性,同时镜检发现其生物膜中存在大量丝状菌;反应器具有较强的同时硝化反硝化能力,有机负荷、氮负荷、DO、pH等因素对反应器脱氮效能的影响显著;研究得出其最优运行参数为有机负荷小于1·0kg·m~(-3)·d~(-1)、氮负荷小于0·15kg·m~(-3)·d~(-1)、DO大于5mg·L~(-1)、进水pH大于7及温度大于20℃,在此条件下可使进水盐度(以NaCl计)为2%、CODCr为3500mg·L~(-1),TN为530mg·L~(-1),NH_4~+-N为150mg·L~(-1)的榨菜废水,其出水CODCr小于80mg·L~(-1)、NH_4~+-N小于3mg·L~(-1)、TN小于16mg·L~(-1),NH_4~+-N和TN的去除率分别为98%和96%。     

Electrochemical incineration of dimethyl phthalate by anodic oxidation with boron-doped diamond electrode

The anodic oxidation of aqueous solutions containing dimethyl phthalate (DMP) up to 125 mg/L with sodium sulfate (Na2SO4) as supporting electrolyte within the pH range 2.0–10.0 was studied using a one-compartment batch reactor employing a boron-doped diamond (BDD) as anode. Electrolyses were carried out at constant current density (1.5–4.5 mA/cm2). Complete mineralization was always achieved owing to the great concentration of hydroxyl radical (.OH) generated at the BDD surface. The e ects of pH, apparent current density and initial DMP concentration on the degradation rate of DMP, the specific charge required for its total mineralization and mineralization current e ciency were investigated systematically. The mineralization rate of DMP was found to be pH-independent and to increase with increasing applied current density. Results indicated that this electrochemical process was subjected, at least partially, to the mass transfer of organics onto the BDD surface. Kinetic analysis of the temporal change of DMP concentration during electrolysis determined by High Performance Liquid Chromatography (HPLC) revealed that DMP decay under all tested conditions followed a pseudo first-order reaction. Aromatic intermediates and generated carboxylic acids were identified by Gas Chromatography- Mass Spectrometry (GC-MS) and a general pathway for the electrochemical incineration of DMP on BDD was proposed.     

苯酚在金刚石膜电极上的电化学氧化降解过程

采用循环伏安法、交流阻抗法、恒电位计时电流法,并结合高效液相色谱方法,研究了苯酚在金刚石膜电极上的电化学氧化降解过程.结果表明,苯酚在电化学氧化降解中经历了苯二酚、苯醌的形成和进一步被氧化的过程,苯二酚在反应过程中的积累很少,迅速氧化为苯醌,而醌类中间产物则较难进一步氧化,在反应过程中积累的浓度较高.苯酚在金刚石膜电极上有不同的电化学氧化反应途径,在低于金刚石膜电极析氧电位下,发生单纯直接电化学氧化过程;在高于金刚石膜电极析氧电位下,间接电化学氧化和直接电化学氧化将同时发生作用.     

Electrochemical decolorization of dye wastewater by surface-activated boron-doped nanocrystalline diamond electrode

Complex organics contained in dye wastewater are difficult to degrade and often require electrochemical advanced oxidation processes (EAOPs) to treat it. Surface activation of the electrode used in such treatment is an important factor determining the success of the process. The performance of boron-doped nanocrystalline diamond (BD-NCD) film electrode for decolorization of Acid Yellow (AY-36) azo dye with respect to the surface activation by electrochemical polarization was studied. Anodic polarization found to be more suitable as electrode pretreatment compared to cathodic one. After anodic polarization, the originally H-terminated surface of BD-NCD was changed into O-terminated, making it more hydrophilic. Due to the oxidation of surface functional groups and some portion of sp² carbon in the BD-NCD film during anodic polarization, the electrode was successfully being activated showing lower background current, wider potential window and considerably less surface activity compared to the non-polarized one. Consequently, electrooxidation (EO) capability of the anodically-polarized BD-NCD to degrade AY-36 dye was significantly enhanced, capable of nearly total decolorization and chemical oxygen demand (COD) removal even after several times of re-using. The BD-NCD film electrode favored acidic condition for the dye degradation; and the presence of chloride ion in the solution was found to be more advantageous than sulfate active species.     

铁铜双金属有机骨架MIL-101(Fe,Cu)活化双氧水降解染料性能

针对非均相芬顿传质效率低和Fe(Ⅲ)→Fe(Ⅱ)转化慢导致活性低等问题,采用溶剂热法制备铁铜双金属有机骨架材料[MIL-101(Fe,Cu)],并研究了材料界面性质、催化降解染料(亚甲基蓝)性能以及活化催化机制.结果表明,MIL-101(Fe,Cu)晶体结构完整且呈三维八面体形状;比表面积和平均孔径分别为667.2 m²·g^-1和1.9 nm,可充分暴露反应活性位点.MIL-101(Fe,Cu)在广谱p H范围可活化H₂O₂高效降解亚甲基蓝.当p H=5、反应20 min,MIL-101(Fe,Cu)/H₂O₂对20mg·L^-1亚甲基蓝的去除率为100%,较MIL-101(Fe)/H₂O₂和单独H₂O₂分别提高43.1%和88.9%.自由基猝灭实验与反应前后铁和铜价态变化结果表明,羟基自由基(·OH)是MIL-101(Fe,Cu)/H_2<...     

亚氧化钛膜电极电化学特性及其处理印染工业废水的效能研究

电化学氧化法具有稳定高效、操作灵活、集成度高等特点,在处理难降解有机废水领域具有独特优势.电化学废水处理过程通常受限于传质速率,而膜电极有望解决这一瓶颈问题.亚氧化钛膜电极（TiSO-ME）的化学结构与电化学性质结果显示,经过高温还原法制备的TiSO-ME电极主要由Ti₄O₇和少量Ti₅O₉组成,大孔体积占总孔体积的92.7%,平均孔径为0.508 μm.电化学测试结果表明,TiSO-ME具有良好的导电性、高析氧电位和电化学稳定性.过滤试验结果表明,在0.82×10^-3~3.14×10^-3 mL·cm^-2·s^-1范围内膜通量与传质系数成正比.在电流密度为8 mA·cm^-2,膜通量为2.31×10^-3 mL·cm^-2·s^-1的条件下,电解1.5 h即可有效处理实际印染工业废水,sCOD去除率高达96.07%,电流效率可达24.22%,电能消耗较不存在膜通量时降低了32.99%.TiSO-ME能够实现废水在膜孔结构内部的穿流式操作,有效克服旁流式操作传质受限的问题,在小规模分散式工业废水处理中有着重要的研究价值和发展潜力.     

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.     

三维固定床电极法降解焦化废水

采用三维电极固定床技术对焦化废水进行了深度处理的实验研究,并取得了相应的工艺参数。实验研究结果表明,三维电极技术能有效的处理焦化废水,在槽电压为12V,液体催化剂量为1500mg/L,反应时间为60min,pH为3,COD去除率可达62%。