填充床电催化氧化工艺处理甲基橙废水实验研究

以甲基橙模拟废水为降解对象,研究了填充床电化学反应器对偶氮燃料废水的电催化降解特性;结果表明初始浓度450mg/L,电解质含量为2%的甲基橙废水在30A/m2电流密度下经180min降解出水甲基橙浓度为2.93mg/L,去除率达99.3%,UV分析表明降解过程以键裂解为主,无其他大分子组分生成,其浓度变化符合一级动力学降解模型;在此基础上,采用单因素变量实验方法研究了初始甲基橙浓度、电流密度、电解质含量及进水流速对甲基橙电催化过程中动力学常数k的影响,得到各因素控制下动力学常数的数学表达式。依据一级动力学模型给出填充床电化学反应器处理甲基橙废水的浓度预测方程,以其通过电化学反应操作条件的优化实现甲基橙废水的彻底降解或对出水甲基橙浓度的准确预测。     

Ti-rGO/GAC粒子电极降解苯酚废水的影响因素试验研究

难降解苯酚废水的高效处理是污水处理领域中亟需解决的难题。以椰壳活性炭为基底材料,在其表面负载石墨烯和钛,制备出新型复合负载型催化粒子电极(Ti-rGO/GAC)填充于三维电极反应器中用于处理苯酚废水,采用单因素试验和正交试验考察了Ti-rGO/GAC三维电极降解体系处理苯酚废水的影响因素和最佳反应条件。试验结果表明:当反应液体积为200 mL、模拟废水中苯酚的初始浓度为310 mg/L、极板间距为4.5 cm、电解质(Na_2SO_4)投加量为10 g/L、溶液的pH值为3、粒子电极投加量为100 g/L、施加电压为13 V时,为Ti-rGO/GAC三维电极降解体系处理苯酚废水的最佳反应条件;在该最佳反应条件下,电解反应100 min后,模拟废水中苯酚和COD的平均去除率分别为93.51%、81.25%;pH值对废水中苯酚和COD去除率的影响最大,电压、极板间距和电解质浓度对其的影响效果依次减弱。Ti-rGO/GAC三维电极降解技术对处理苯酚这类生物难降解污染物具有一定的借鉴意义。     

负载型粒子电极电催化氧化苯酚的研究

以颗粒活性炭(AC)为载体,分别采用氧化还原法和热分解法制备了炭载纳米MnO2、SnO2-Sb-Mn粒子电极,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及电化学测试对其物相组成、微观形貌和电催化活性进行表征.结果表明,制备的MnO2晶粒主要以α-MnO2与δ-MnO2晶型聚团存在于AC孔隙边缘,SnO2-Sb-Mn活性组分则以固溶体形式分布于AC表面及孔隙内,两类晶体平均粒径分别为11.47,13.70nm,金属氧化物镀层可增加循环伏安曲线测试过程的伏安电荷量,提高粒子电极电催化活性.填充床苯酚模拟废水电催化降解实验表明,MnO2/AC与SnO2-Sb-Mn/AC填充床电极反应器出水苯酚及COD去除率均高于AC填充床,电流效率增大而能耗降低.在电流密度12.0mA/cm2和反应时间140min条件下,SnO2-Sb-Mn/AC粒子电极的苯酚及COD去除率分别为94.7%和90.4%,电流效率达62.7%,能耗为20.3kWh/kgCOD.     

负载型三维粒子电极降解甲基橙模拟废水研究

采用负载型活性炭为填充电极的三维电极法处理甲基橙模拟废水,研究了不同粒子电极的处理效果,考察了影响模拟废水中色度与COD去除率的因素,探讨了甲基橙降解的反应动力学,并运用紫外-可见吸收光谱初步研究了甲基橙的降解机理.结果表明,负载锰的氧化物的粒子电极处理效果最好,降解3h后,色度与COD去除率分别达95%与80%;通过单因素实验确定的最佳实验条件:槽电压12V,初始pH值为3,辅助电解质浓度0.05mol/L.反应动力学分析显示,甲基橙降解反应表现为一级反应动力学.紫外-可见吸收光谱分析结果表明,以负载型活性炭为粒子电极的三维电极法对模拟废水中的色度与COD具有很好的降解效果.     

石墨烯掺杂分子筛负载氧化铁芬顿催化降解苯酚影响因素的研究

通过水热晶化法制备了石墨烯掺杂介孔分子筛MCM-41复合载体,利用该载体浸渍负载氧化铁制备了非均相芬顿催化剂gh-MCM-41-Fe.以苯酚为模拟有机废水,考察了催化剂和H2O2投加量、水质因素(苯酚初始浓度、反应温度和水中腐殖酸和草酸)等对gh-MCM-41-Fe芬顿催化降解苯酚效能的影响.结果表明,当苯酚初始浓度为100 mg·L-1,催化剂在60 min催化降解苯酚去除率高达97.6%,COD去除率为65.9%,反应符合准一级反应动力学模型;苯酚降解速率随着催化剂和H2O2投加量的增加而增加,但投加过多会消耗·OH自由基从而不利苯酚降解过程;苯酚初始浓度从10 mg·L-1增至100 mg·L-1,苯酚降解速率相应降低,但体系中H2O2及·OH自由基的有效利用率反而增加;反应温度对于苯酚废水降解率和COD去除率影响不大,反应表观频率因子为105.68 min-1,表观活化能为18.43 k J·mol-1;腐殖酸和草酸对苯酚废水降解和COD去除均有抑制作用.     

纳米磁铁矿/生物质炭催化对Fenton氧化降解苯酚的增强机理

以生物质炭负载纳米磁铁矿(nMBC)作为催化剂,采用非均相Fenton反应体系对模拟苯酚废水进行氧化降解处理研究,确定n MBC—Fenton法处理苯酚废水的最佳工艺条件,并揭示其强化机理。实验结果表明:对于质量浓度为50 mg/L的苯酚废水,其最佳降解条件为温度为45℃,pH为3.0,H_2O_2浓度为5 mmol/L,nMBC用量为2.0 g/L。反应进行20 min后,苯酚去除率可达约100%。nMBC剂量、废水初始pH和温度等因素均对处理效果有较大影响,其中pH决定苯酚去除率,而nMBC剂量是影响降解速率的主要因素。此外,nMBC—Fenton法催化氧化降解苯酚过程符合准一级动力学反应(R~2>0.97)。     

水力空化装置设计模拟及强化降解苯酚的研究

根据水力学原理,自制水力空化装置,基于Fluent软件模拟空化装置中文丘里管内部场的分布,并用其联合Fenton试剂强化降解模拟苯酚废水.考察了空化时间,入口压力,溶液p H值和苯酚初始浓度对苯酚降解效果的影响.实验结果表明:空化时间为120min,入口压力为0.4MPa,p H值为3.0,初始浓度为60mg/L时苯酚降解效果最好,降解率可达55.74%.水力空化/Fenton对模拟苯酚废水降解结果显示,当加入H_2O_2浓度为120mg/L,Fe~(2+)的浓度为30mg/L,空化120min,降解率可达96.62%,较单独使用水力空化时降解率提高了40.88%,较单独使用Fenton时降解率提高了55.65%.动力学研究表明,苯酚降解近似为一级反应,其强化因子f为2.46.最后,采用水力空化/Fenton联用处理新疆宜化实际煤气化废水,苯酚和COD降解率60min分别可达72.9%和78.6%,120min分别可达78.3%和84.2%.     

电-Fenton法处理苯酚废水影响因素的研究

采用电-Fenton法对含苯酚废水进行处理,以石墨为阴极、铁为阳极,并向阴极不断通入空气,电解过程产生的H2O2与阳极溶解的Fe2 形成Fenton试剂,Fenton试剂在电解过程中产生大量活性羟基自由基,能够很好地氧化降解废水中的苯酚.实验结果表明:影响苯酚去除率的因素主次顺序为pH值、电解质浓度、电解电压、电解时间、进水苯酚浓度.单因素分析得出电-Fenton法处理苯酚模拟废水的最优反应条件:pH值控制在2左右,反应时间为60 min,电解电压选10 V,Na2SO4的浓度为30 g/L,进水苯酚浓度为150 mg/L.在最优条件下苯酚的去除率为82%.     

电化学氧化法处理高浓度垃圾渗滤液的研究

实验利用电化学氧化法法除垃圾渗滤液中部分难降解有机物，以提高废水的可生化性，为后续生物处理创造条件。系统考察了温度、极板间距、氧离子浓度、pH值等因素对电化学处理垃圾渗滤液效果的影响，并通过GC-MS分析，探讨渗滤中有机污染物的去除情况，包括渗滤液中典型有毒难降解有机化合物的电化学氧化结果。结果表明：温度升高，COD和NH2-N的去除率均提高；极板间距太大或太小都会降低去除效果，极板间距10mm，处理效果较好，COD和NH3-N去除率分别达到86%和100%；随着渗滤液中Cl^-浓度的增加，COD去除率明显提高，同时高浓度Cl^-和较高的电流密度对垃圾渗滤液中难降解有机污染物的处理有相当强的协同作用效应，可以明显提高处理效果；在强酸性和强碱性条件下的电化学反应都不利于对COD、NH3-N的去除；在添加Cl^-4000mg/L，极板间距为10mm，电流密度为15A/dm^2，pH为8，初始温度为50℃的条件下，经4h的电化学氧化，COD、氨氮和色度的去除率分别达88%、100%和98%，苯酚的去除率为82%，电流效率可达84%以上。可见电化学氧化法不仅可有效的去除COD、氨氮、色度，而且对有毒的难降解有机污染物（苯酚等）有很好的去除作用，采用电化学氧化作为垃圾渗滤液废水处理的前处理，可大大改善后续生物处理的效果。     

UASB处理生物柴油废水的效果研究

采用升流式厌氧污泥床(UASB)工艺处理地沟油回收制备生物柴油废水,通过试验研究了UASB反应器各个阶段对该类废水的处理效果,并考察了甲基磺酸、对甲基苯磺酸两种预酯化催化剂对该类废水处理效果的影响。结果表明:当进水COD为15g/L、容积负荷为15kg/(m3·d)时,UASB反应器COD的去除率稳定在87%左右,出水VFA为4~6mmol/L,沼气产量为16.8L/d;当容积负荷稳定在5kg/(m3·d),进水甲基磺酸浓度为5500mg/L时,UASB反应器COD的去除率达83%以上,进水对甲基苯磺酸浓度为1 000mg/L时,UASB反应器COD的去除率为58.3%,从废水处理的难易程度角度考虑,建议采用甲基磺酸为预酯化催化剂。