Combination of the direct electro-Fenton process and bioremediation for the treatment of pyrene-contaminated soil in a slurry reactor

A combined treatment technology (DEF-BIO) using the direct electro-Fenton (DEF) process and bioremediation (BIO) was established in this study. The performance of the DEF-BIO process on the remediation of a pyrene (PYR)-contaminated soil was evaluated in a slurry reactor. The appropriate order of application was to conduct the DEF process followed by BIO, evaluated through analysis of the degradation characteristics of each process individually. In addition, the application time of the DEF process affected the efficiency of the combined process. The optimum time to apply the DEF process was determined through an analysis of the induced changes in PYR intermediates, pH, soil organic matter (SOM) and bacteria. The optimum application time of the DEF process was 6 h. All the induced changes were beneficial for the BIO phase. The removal of PYR was 91.02% for DEF–BIO after 72 h, and the efficiency was almost 50% increased, compared with the individual DEF and BIO treatments. Therefore, the combined process of DEF–BIO process may be an efficient and promising method for the remediation.     

电Fenton联用电絮凝处理晚期垃圾渗滤液

采用电Fenton联用电絮凝工艺处理晚期垃圾填埋场的渗滤液,研究最佳工艺处理条件,并考察处理前后出水的理化指标及对斑马鱼胚胎毒性的变化.结果表明,在三电极电解体系中分别以铸铁为阴阳电极、甘汞为参比电极,操作电压1V、2mLH2O2和pH =3时,300 mL渗滤液经电Fenton工艺处理60 min后,出水COD去除效率接近90％,其余指标亦显著改善,但对斑马鱼胚胎发育仍显示一定毒性;之后在操作电压1V和溶液近中性时,联用电絮凝工艺继续处理30min,出水COD可达到国家排放标准,斑马鱼胚胎凝结率、孵化率、心包水肿和脊柱畸形发生率均与空白组无显著差异.结合理化分析与生物毒性评价,证实2种电化学工艺联用是一种经济有效的渗滤液处理工艺.     

碳纳米管修饰泡沫镍空气扩散电极电-Fenton法降解水中对硝基酚

采用涂覆焙烧法制备碳纳米管修饰泡沫镍空气扩散电极,并用环境扫描电子显微镜和循环伏安法对其表面形貌和氧化还原特性进行了表征。考察了该电极还原O2产生H2O2的性能及对水中对硝基酚的降解性能。表征结果表明:碳纳米管修饰泡沫镍空气扩散电极具有多级孔道结构;在-0.6 V处具有较强的氧双电子还原峰。实验结果表明:当电流为150 m A、反应时间为120 min时,产生的H2O2的质量浓度为321.38 mg/L;在外加0.1 mmol/L Fe SO4形成的电-Fenton体系中,反应30 min后对硝基酚去除率可达95.90%;且该电极重复使用10次的对硝基酚去除率为92%~96%。     

电-Fenton氧化降解2,4-二氯酚

以气体扩散电极为阴极,以Ti/SnO₂-Sb₂O₅-IrO₂为阳极,构建了电-Fenton氧化系统降解水中2,4-DCP(2,4-二氯酚),在考察气体扩散阴极产生H₂O₂适宜电位基础上,研究了初始 c (Fe2+)和电化学反应时间对2,4-DCP降解的影响以及反应过程中 c (H₂O₂)、 c (Fe2+)和ρ(Cl-)的变化. 结果表明:该方法联合了电-Fenton氧化和钛基氧化物阳极氧化2种作用共同降解2,4-DCP,在阴极电位为-0.7 V、 c (Fe2+)为0.15 mmol/L、反应60 min时,2,4-DCP去除率为89.1%;反应120 min时,2,4-DCP的吸收特征峰完全消失,去除率达到100%;反应240 min时,ρ(TOC)降至9.15 mg/L,去除率达79.4%. 反应体系中ρ(H₂O₂)与ρ(Fe2+)呈负相关. 2,4-DCP被降解后,其苯环上的氯主要以Cl-的形式存在于溶液中.      

Fe@Co/NC改性石墨毡在电芬顿体系降解EDTA-Ni的研究

采用Fe掺杂MOF前驱体ZIF-67(Fe@ZIF-67)为模版,通过煅烧制备了掺杂铁元素的金属有机框架衍生物(Fe@Co/NC).同时,首次采用Fe@Co/NC复合材料改性的石墨毡(Fe@Co/NC/GF)为阴极和石墨毡(GF)为阳极构建了电芬顿体系,研究了复合电极对络合重金属EDTA-Ni的去除效果.结果表明,Co/Fe、N掺杂的碳基催化剂具有高含量的吡啶氮(2.42%)和石墨氮(3.23%),提供了大量催化活性位点(C—N、Co—N_x),从而有效改善了催化剂氧还原的性能.在pH为3,Na_2SO_4浓度为0.1 mol·L~(-1),应用电流为40 mA的最佳条件下,反应120 min后,Fe@Co/NC/GF电芬顿体系对EDTA-Ni的降解率达到了97.4%,且有效拓宽了pH的应用范围.     

三维电极/电-Fenton法降解苯酚

采用电-Fenton耦合三维电极法处理苯酚模拟废水,研究了活性炭作为第三电极的三维电极体系中苯酚的去除效果,重点考察了常温下初始pH值、电流强度、Fe²⁺浓度等因素对苯酚降解的影响。结果表明：在常温下,曝气速率20 L/min,初始pH=3,电流强度为0.3 A/m²,Fe²⁺浓度为0.1 mmol/L,反应时间60 min时,废水的苯酚的氧化降解率为91%,COD去除率为64%。在此条件下,三维电极/电-Fenton表现出较强的氧化能力,具有较好的去除效果,可应用于含苯酚废水的处理。     

电芬顿法去除兰炭废水COD

为处理高浓度生物难降解兰炭废水,考查了利用不锈钢作阳极和石墨气体扩散电极作阴极构成的电芬顿体系对兰炭废水COD的去除效果。系统地考察了空气流速、电流密度、溶液pH值及极板间距等因素对废水COD去除率的影响。电解过程的较佳条件:空气流速为2.5 L/min;电流密度为5.2 mA/cm2;溶液pH值为3;极板间距为2 cm。电芬顿法处理兰炭废水240 min之后,COD最高去除率可达78.62%,实现了对兰炭废水的预处理,为兰炭废水的处理提供了新的途径。     

碳基复合电极制备和电Fenton降解4-氯酚研究

研究了石墨-PTFE和活性炭-PTFE复合电极的制备工艺,并以4-氯酚模拟废水为对象,比较了石墨-PTFE和活性炭-PTFE复合电极的吸附和电Fenton性能。结果表明,活性炭-PTFE复合电极的吸附性能优于石墨-PTFE复合电极,而石墨-PTFE复合电极的电Fenton处理效果则明显优于活性炭-PTFE复合电极。在实验条件下,电Fenton反应时间为125min时,活性炭-PTFE复合电极的4-氯酚去除率仅为5.79%,而石墨-PTFE复合电极对4-氯酚的去除率高达94.48%。     

电-Fenton技术中H2O2积累强化的研究现状及展望

电-Fenton技术因原位电化学合成H₂O₂、电循环Fe²⁺/Fe³⁺而在水处理领域备受关注.阴极2电子氧还原(ORR)电合成H₂O₂反应决定着·OH形成速率及产量.本文首先从阴极电合成H₂O₂全过程角度阐明了阴极积累H₂O₂的原理,随后分别总结了近年来在电-Fenton体系强化2电子ORR前驱体氧传质策略、提高2电子ORR电合成H₂O₂的反应活性/选择性方法、减小/抑制H₂O₂无效分解的途径.在此基础上,进一步总结了电-Fenton技术在环境中的应用,最后对电-Fenton的发展趋势进行了阐述.     

溶液浓差能驱动的逆电渗析有机废水氧化降解机理研究

将逆电渗析(RED)电极氧化还原反应作用于有机废水降解,可以达到利用低品位热氧化降解有机废水的目的.RED反应器阳极产生氧化反应生成的HClO及阳极表面直接电化学氧化反应对有机废水产生氧化降解作用,阴极发生电芬顿反应生成H_2O_2对有机废水产生氧化降解作用.为了验证溶液浓差能驱动的RED有机废水氧化降解工作机理,通过搭建一个由40对膜电池单元所构成的实验室规模的RED有机废水氧化降解反应器及相应的实验系统,对偶氮染料——酸性橙Ⅱ模拟废水进行氧化降解机理研究.通过3次重复性实验研究发现:在通过正交试验确定的最佳降解条件下,浓度为150 mg·L~(-1)各500 mL的酸性橙Ⅱ模拟废水分别流经RED反应器阴、阳两极,阴、阳极12 min酸性橙Ⅱ平均降解率分别可达90.14%和97.87%,20 min酸性橙Ⅱ平均降解率分别达到97.56%和99.81%.初步研究结果表明,溶液浓差能驱动的RED反应器对难生化降解有机物有较好的降解效果,为后续相关理论和实验研究提供了参考依据.