平板炭气凝胶电极电吸附除氟

采用自制的炭气凝胶平板电极进行模拟水样中氟的电吸附去除研究,通过单因子实验优化了该电吸附技术的操作参数和适用的溶液条件,并研究了反接电极法的再生效果。研究结果表明,自制的炭气凝胶平板由纳米颗粒组成三维网络结构,比表面积为670.90 m2/g,具有良好的充放电可逆性和迅速形成表面双电层的特点。静态电吸附除氟效果最佳的条件为:水样氟离子浓度6 mg/L,pH 7.0,极板间距4 cm,电压1.6 V;共存物质硝酸根、腐殖酸、碳酸根和碳酸氢根等对氟离子的电吸附具有一定的促进作用。吸附氟离子后的炭气凝胶材料的比表面、孔体积、电容值有所减小。对于吸附氟离子后的炭气凝胶平板电极,采用反接电极法取得较好再生效果的条件为:流动状态、电压1.6 V、极板间距4 cm。再生后的炭气凝胶电极与原始炭气凝胶相比,依然具有良好的充放电可逆性。     

电增强载铝活性炭纤维吸附除氟的效果与影响因素

以含氟地下水为研究对象,采用自制电促吸附除氟反应器,开展电增强载铝活性炭纤维吸附除氟的动态实验,研究了不同电压、极板间距、地下水碱度和流速对吸附除氟效果的影响。实验结果表明,在负载炭纤维毡的电极一端加正电,可以提高除氟效果。当电压为1.6 V时除氟效果较好,单位面积炭毡处理达标水量为56.7 L/m2;极板间距设置为4mm时电吸附反应器除氟效果最佳;通过调节pH改变地下水碱度,当地下水pH调节为5.5时,电吸附反应器除氟效果较未调节前提高50%;当采用3对电极板,流速为1.88 m/h时,达到最高表面处理负荷2 073.6 L/(m2.d);探究了反应器的反洗再生方式,并连续进行了吸附再生的动态实验;穿透的反应器以Al2(SO4)3溶液为再生液并采用反向加电1.6 V的方式,可以达到较好的再生效果,实现连续动态运行。     

活性炭三维电极电促吸附去除水中氟离子的研究

主要研究颗粒活性炭作为第三维电极电促吸附水中氟离子。通过在颗粒活性炭上施加不同电压,测定吸附容量和考察吸附动力学过程,结果表明,将电压控制在3~5 V范围内可有效增强三维电极的吸附容量,5 V电压下的电促吸附容量比开路电位下提高30%,同时此电促吸附反应符合一级反应动力学。在动态开放式实验中,所施加电压、含氟水样pH、电解质浓度、初始氟离子浓度和进水流量均对电促吸附容量产生影响。采用电子扫描电镜和氮气吸附脱附的方法比较吸附前后活性炭颗粒表面性质的变化,发现其表面并未发生氧化反应,孔容孔径也未发生明显变化,且孔径大小与电促吸附有一定的关联。综合这些实验结果表明,三维电极电促吸附可有效提高颗粒活性炭的吸附效果,这是由于活性炭电极表面产生双电层作用的结果,并非活性炭表面或者水溶液中产生氧化反应所至。     

单极性三维电极法除氟实验研究

采用单极性三维电极法去除配制水中的氟离子,探讨了填充材料、极板间距和电压对除氟效果的影响。结果表明,填充颗粒比表面积越大、极板间距越小、电压越高,越有利于氟离子的去除。当采用活性炭颗粒作为填充材料、极板间距为10 mm、电压为5 V时,氟离子浓度可由4 mg/L降至0.8 mg/L,达到我国饮用水氟含量标准。     

电增强载铝活性炭纤维吸附氟离子性能

以载铝活性炭纤维毡为电极,在电场作用条件下对模拟含氟水进行静态吸附实验。结果表明,该载铝活性炭纤维毡正极化可以强化吸附除氟效果,吸附动力学数据很好地符合Lagergren二级速率方程,加电场时二级反应速率常数为4.50 g/(mg·h);其对高浓度含氟饮用水也有较高去除率,Freundlich吸附等温方程能很好地描述吸附平衡数据。加电场情况下,该载铝炭毡对氟离子的最大吸附量为16.584 mg/g,去除氟离子的最佳pH范围是5.5~8.9。共存阴离子Cl-、SO2-4和NO-3对炭毡吸附除氟没有抑制作用,但CO2-3的存在会导致除氟吸附量显著下降。     

ACF电吸附去除饮用水中的硝酸盐

电吸附除盐技术是一种新型的饮用水处理技术,具有能耗低、无二次污染和电极可重复利用等优点。采用活性炭纤维(ACF)作为电极材料对其电吸附去除水中的硝酸盐进行了研究,考察了电压、pH、流速、初始浓度等因素对电吸附效率的影响以及超声处理对电极脱附和再次利用的影响。结果表明,电吸附作用对硝酸盐的去除有较高的效率,最佳的工艺条件为:电压1.0 V,pH为5.0~6.0,进水流速10 m L·min~(-1),初始NO_3~--N浓度为25~30 mg·L~(-1),在该条件下硝酸盐去除效率为68.3%~72.62%。超声处理对电极的脱附作用和再生效率有较大的改善和提高,超声处理过的电极比未处理的电极对硝酸盐的去除率可提高16.10%~18.98%。     

活性炭三维电极法处理超高盐榨菜腌制废水

将粒状活性炭作为三维电极的粒子电极处理超高盐榨菜腌制废水。采用静态实验,对比了二维电极与三维电极对该废水COD和磷酸盐的去除效果,考察了三维电极条件下极板间距、活性炭填充量、电解时间、电解电流及初始pH等对该废水COD和磷酸盐去除率的影响。结果表明：三维电极对超高盐榨菜腌制废水COD和磷酸盐的去除率明显高于二维电极;在原水pH（4．3—5．0）,废水体积600mL,电流8A,活性炭填充量250g,极板间距6．5cm,电解时间150min时,处理效果良好,COD和磷酸盐去除率分别为76．47％和97．81％。由波长扫描图可初步认为部分有机物直接被氧化为二氧化碳。     

双铝电极电絮凝处理高含氟地下水的影响因素及动力学分析

为探求电絮凝处理高含氟地下水工艺技术参数及其除氟动力学,采用双铝电极电絮凝装置处理人工模拟高含氟地下水,研究了双铝电絮凝除氟过程及其除氟动力学模型,分别考察了电流密度、pH、极板间距及初始氟浓度对电絮凝除氟过程影响。结果表明,电絮凝除氟过程符合一级反应动力学模型,理论所需除氟时间取决于初始氟浓度和除氟动力学常数,而除氟动力学常数受电流密度、极板间距和初始氟浓度影响;当电流密度为300 A·m~(-3),pH为6.0～7.0,极间距为10 mm时,双铝电絮凝除氟能效最高,氟离子去除率为89.56%,能耗为0.157 8 kWh·g~(-1);但较高的初始氟浓度容易使铝氟比下降,导致除氟效果下降,不利于除氟过程。以上结果可为电絮凝处理高含氟地下水工程化应用和除氟反应器开发提供参考。     

负载TiO_2的活性炭纤维改性电极电吸附除氟

采用溶胶-凝胶法制备TiO2凝胶,将TiO2凝胶涂覆在活性炭纤维表面并进行热处理制备改性电极（TiO2/ACF）,利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射光谱仪（XRD）、比表面和孔隙度分析仪对负载前后电极的表面特性进行表征,并探讨了其对NaF溶液的电吸附效果。结果表明,电极负载TiO2后表面变得粗糙,比表面积和总孔体积减小,而介孔体积和平均孔径增大。此外,表面的TiO2同时以金红石和锐钛矿的晶型存在。电吸附实验结果显示,加电可以提高吸附容量,而且电压、pH和初始氟离子浓度均对电吸附容量产生影响：电压增大,吸附容量增加,当施加电压为2 V时,电吸附容量为1.03 mg/g,比开路电位时提高40%;pH可以通过影响氟离子在溶液中的存在形态和TiO2/ACF电极表面的羟基基团对电吸附容量产生影响;初始氟离子浓度升高,电极吸附容量增大,但是去除率降低。在处理初始氟离子浓度为4 mg/L的NaF溶液时,在2 V电压、中性pH和12 h的吸附时间下,改性ACF为电极的吸附量为1.32 mg/g。     

负载TiO2的活性炭纤维改性电极电吸附除氟

采用溶胶-凝胶法制备TiO2凝胶,将TiO2凝胶涂覆在活性炭纤维表面并进行热处理制备改性电极(TiO2/ACF),利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射光谱仪(XRD)、比表面和孔隙度分析仪对负载前后电极的表面特性进行表征,并探讨了其对NaF溶液的电吸附效果。结果表明,电极负载TiO2后表面变得粗糙,比表面积和总孔体积减小,而介孔体积和平均孔径增大。此外,表面的TiO2同时以金红石和锐钛矿的晶型存在。电吸附实验结果显示,加电可以提高吸附容量,而且电压、pH和初始氟离子浓度均对电吸附容量产生影响:电压增大,吸附容量增加,当施加电压为2 V时,电吸附容量为1.03 mg/g,比开路电位时提高40%;pH可以通过影响氟离子在溶液中的存在形态和TiO2/ACF电极表面的羟基基团对电吸附容量产生影响;初始氟离子浓度升高,电极吸附容量增大,但是去除率降低。在处理初始氟离子浓度为4 mg/L的NaF溶液时,在2 V电压、中性pH和12 h的吸附时间下,改性ACF为电极的吸附量为1.32 mg/g。     

三维电极电化学反应器深度处理焦化废水

为探索焦化废水深度处理新途径,采用了焦粒、活性炭负载Mn（NO3）2和Zn（NO3）2化合物粒子电极为第3极的三维电极反应器对二级生化处理后的焦化废水进行深度处理。考察了焦化废水中有机物去除的影响因素及处理效果,并探讨了有机物的降解动力学。结果表明,以焦粒为载体的粒子电极三维电极系统在pH为6.5,电导率为4 580μS/cm,电流密度为16 mA/cm2,投加量大于25 g/L时,降解20 min,COD去除率超过35%以上。焦化废水的降解的动力学研究表明,焦化废水降解符合表观一级反应动力学规律。该研究可为三维电极反应器在焦化废水深度处理工程应用中提供参数依据。     

Performance of three-phase three-dimensional electrode reactor for the reduction of COD in simulated wastewater-containing phenol

The removal of chemical oxygen demand (COD) from wastewater-containing phenol was investigated using three-phase three-dimensional electrode reactor. Special attention was paid to experimentally probe the performance of the reactor in COD removal in the process of repeated batch runs. The experimental results showed that the reactor could remove COD from phenol-containing wastewater much more efficiently than both granulated activated carbon (GAC) adsorption bed and conventional three-dimensional electrode. For 200th batch run, the three-phase three-dimensional electrode reactor with an airflow of 5 l min(-1) and a cell voltage of 30 V could remove 1350 ppm COD from the wastewater in 30 min while conventional three-dimensional electrode reactor with a same cell voltage and GAC adsorption bed with a same airflow only could remove 610 and 1000 ppm, respectively, at the same reaction duration. Although it was found that COD removal decreased with increasing repeated batch runs in our experimental range, due to adsorption saturation of GAC and electrode passivation, the extent of decrease for the three-phase three-dimensional electrode is much less than those for conventional three-dimensional electrodes and GAC adsorption beds. The passivated reactor could be partly re-activated by electrolysis in the presence of MnO2.     

响应曲面法优化电化学氧化技术处理染料废水

采用IR和XRD等手段对自制磷钼酸铁(FePMo12)杂多酸进行表征,表明杂多阴离子具有Keggin结构。将FePMo12负载于修饰后的分子筛上制备FePMo12/APTES-4A催化剂填充于电化学反应器中,考察电化学氧化体系对酸性大红3R染料废水的脱色效果,其脱色率高于二维电化学反应器。利用Box-Behnken中心组合实验设计及响应面(RSM)分析,以pH值,板间距,槽电压,曝气量为实验因素,建立了以酸性大红3R的脱色率为响应值的二次多项式回归模型。研究表明,当电解时间为60 min时,曝气量0.05 m3/h、pH为2、板间距3.0 cm、槽电压11.0 V,在此条件下色度去除率可达69.4%,模型预测值与实验值能很好地吻合。方差分析结果表明,槽电压和pH、pH和曝气量的交互作用对响应值具有显著性影响。     

电催化氧化法处理染料废水的影响因素及动力学

以钛涂膜极板为阳极、石墨极板为阴极、Fe2O3/γ-Al2O3为多相催化剂,构建电-多相催化氧化体系,研究了该体系对酸性大红模拟染料废水中COD的去除效果及其影响因素,优化了实验条件,并初步探讨了COD的降解机理。结果表明,在槽电压20 V,pH 4,曝气量0.24 m3/h,极板间距3 cm的条件下,COD的去除率最高,达到64.5%;COD的降解近似符合一级动力学方程:ln(C0/C)=0.0034t+0.719。在电-多相催化氧化体系中,废水中的有机物被直接矿化或降解为小分子有机物。     

电絮凝处理牛仔布印染废水

用铁分别作为电絮凝反应系统的阴极和阳极,研究电絮凝法对牛仔布印染废水的处理效果。考察了电极电压、反应时间和pH等因素对电絮凝法去除实验所用废水中COD和色度效果的影响。结果表明,电极电压和反应时间是主要的影响因素,pH次之。电极电压24 V,反应时间35 min,pH为7.4时,脱色率可达99%,COD去除率在70%左右,处理效果最佳。因此,电絮凝法可以作为印染废水的预处理工艺,有效降低废水COD和色度。