有毒有害气体低温等离子体催化处理反应器

等离子体催化技术是目前国内外公认的治理低浓度有害气体的有效方法之一。本文概述了填充床式反应器、点对板式反应器、平板式反应器和复合式反应器中利用低温等离子体结合催化剂处理有害废气的研究结果,并对反应器的结构、脱除效率及应用情况作了介绍。     

Ti/Ru/SnO2+Sb2O5电极的制备及其对垃圾渗滤液的电催化氧化

通过实验探究了不同Ru掺杂量对 Ti/Ru/SnO2+Sb2O5电极电化学性能及表面结构的影响。结果表明：Sb含量10%,溶胶涂覆6层,煅烧温度600 ℃,煅烧时间1 h条件下,Ru掺杂量为10%的涂层电极的加速寿命最长,为50 min;该条件下制备的电极涂层表面金属氧化物 SnO2的特征峰强度较大,峰形窄;涂层表面光滑,无裂缝。同时用Ti/Ru/SnO2+Sb2O5电极处理垃圾渗滤液MBR出水,Ru掺杂为10%的电极对废水COD去除率最高,为93.33%,电解出水芳香化程度大幅降低,对腐殖质和芳香族化合物的去除效果良好。研究对Ti/Ru/SnO2+Sb2O5电极在实际工业生产中的应用具有指导意义。     

电絮凝法处理重金属底泥清淤尾水

采用电絮凝法处理湘江霞湾港重金属底泥清淤尾水,研究了电极转换方式、起始pH值和电流密度对尾水中各污染物去除效果的影响。实验结果表明,采用先由铁作为阳极反应20 min,然后转换铝作为阳极反应10 min的组合方式,当起始pH值为6,电流密度为100 A·m-2时,Cd、Zn、Cu、Pb、Hg、As、NH4+-N和TP的去除效率分别可以达到99.2%、98.6%、99.3%、98.4%、99.5%、99.7%、84.8%和95.9%。电絮凝法去除尾水中重金属的主要机制是分布于悬浮物中的重金属主要通过疏松态铝的絮凝以及氢气的气浮作用去除,而分布于过滤液中的重金属主要以其氢氧化物沉淀去除。     

AC/PTFE微生物燃料电池阴极去除罗丹明B及同步产电性能

采用辊压成型法制备了活性炭（AC）/聚四氟乙烯（PTFE）质量比分别为6、5和3的AC/PTFE 电极,并利用SEM对电极表面进行表征。结果表明,随着质量比的降低电极表面活性炭颗粒间的连接更为紧密。以制得的AC/PTFE电极,碳毡分别为微生物燃料电池（MFC）的阴极、阳极,利用AC/PTFE阴极在曝气条件下产生的过氧化氢在阴极处理模拟的罗丹明B废水。研究了不同质量比AC/PTFE阴极对罗丹明B的去除效果及同步产电情况,结果表明以AC/PTFE质量比为6的AC/PTFE阴极在96 h内对罗丹明B的去除率达到96%,MFC获得的最大功率密度为105 mW·m-2;同时研究了在阴极液加入0.2 g·L-1 Fe2+的条件下,阴极液为不同pH值时,阴极对罗丹明B的去除效果及MFC产电情况。结果表明在阴极液pH= 3的情况下,罗丹明B的去除率在36 h内达到了98.9%,MFC的最大功率密度达到210 mW·m-2,罗丹明B的去除速率及MFC能量的输出得到了明显提高。     

电极改性对电极生物膜反硝化反应器硝酸盐氮去除性能的影响

探究在碳纤维毡电极上利用恒电压电化学聚合聚吡咯(PPy)的聚合效果,并利用傅里叶变换红外线(FTIR)及扫描电镜(SEM)对其进行表征;将聚吡咯覆膜改性后的碳纤维毡电极应用到自养反硝化的电极生物膜反应器(BER)中,考察电极改性对自养反硝化电极生物膜反应器的硝酸盐氮去除性能影响,并研究电极改性对生物膜附着量及生物膜微生物群落的影响。结果表明,恒电压电化学聚合能够在碳纤维电极表面形成均匀稳定的聚吡咯膜,从而实现聚吡咯在炭纤维毡电极上的覆膜改性。改性后的电极应用到自养反硝化电极生物膜反应器中,可使反应器对NO3--N的去除效率由对照反应器的67.3%增加到83.9%,处理效果提高了24.7%。对反应器内电极生物膜进行生物量测定和扫描电镜分析,可以看到R2反应器中改性电极生物膜附着量明显多于R1反应器中未改性电极生物膜的附着量,说明电极改性有利于生物膜的附着。电极生物膜微生物16S rDNA分析中R1反应器电极生物膜菌落组成中优势菌属为Dechloromonas sp.,而R2反应器电极生物膜的优势菌为Hydrogenophaga sp.(噬氢菌属)和Thauera sp.(陶厄氏菌属),两者有明显差别,并且R2反应器比R1反应器生物膜的菌落组成更多样化,这说明电极材料的改性对电极生物膜微生物群落的组成产生了影响。     

负载型颗粒活性炭催化过硫酸钠氧化降解橙黄G

通过在颗粒活性炭(GAC)上负载氧化铁,并以此作为催化剂(Fe/GAC)在常温常压下催化过硫酸钠(PS)产生硫酸根自由基降解偶氮染料橙黄G。研究了体系pH、氧化剂浓度、催化剂浓度对橙黄G去除率的影响,并且对催化剂的重复使用性能进行了测试。结果表明,在Fe/GAC/PS体系中,[OG]0=0.2 mmol/L,[GAC]=1 g/L,[PS]0=2 mmol/L,降解2 h后OG去除率为99%,且有较高的矿化率;随着氧化剂浓度和催化剂浓度的增加,OG的去除效率提高;催化剂有较好的重复使用性。利用扫描电镜(SEM)对催化剂进行了表征,可以看出在活性炭上成功负载氧化铁。利用化学分子探针竞争实验鉴定催化反应中的活性物种SO4-·和OH·。     

三维电极电解硝基苯废水处理实验研究

以涂膜活性炭-活性炭为填充粒子,对三维电极电解硝基苯废水进行了研究。通过实验探讨了投盐量、槽电压、主电极间距、反应时间及初始浓度对电解硝基苯废水的影响。结果表明,三维电极在电极间距为9mm、槽电压为20V、硫酸钠投加量为1.5g/L、pH值为6、电解时间为90min的条件下,硝基苯去除率可达90%以上。在三维电极电解作用下,硝基苯转化为可生化和低毒的苯胺,苯胺在三维电极电解作用下还可以得到进一步的降解。     

Evaluation of the technoeconomic feasibility of electrochemical hydrogen peroxide production for decentralized water treatment

• Gas diffusion electrode (GDE) is a suitable setup for practical water treatment. • Electrochemical H₂O₂ production is an economically competitive technology. • High current efficiency of H₂O₂ production was obtained with GDE at 5–400 mA/cm². • GDE maintained high stability for H₂O₂ production for ~1000 h. • Electro-generation of H₂O₂ enhances ibuprofen removal in an E-peroxone process. This study evaluated the feasibility of electrochemical hydrogen peroxide (H₂O₂) production with gas diffusion electrode (GDE) for decentralized water treatment. Carbon black-polytetrafluoroethylene GDEs were prepared and tested in a continuous flow electrochemical cell for H₂O₂ production from oxygen reduction. Results showed that because of the effective oxygen transfer in GDEs, the electrode maintained high apparent current efficiencies (ACEs,>80%) for H₂O₂ production over a wide current density range of 5–400 mA/cm², and H₂O₂ production rates as high as ~202 mg/h/cm² could be obtained. Long-term stability test showed that the GDE maintained high ACEs (>85%) and low energy consumption (<10 kWh/kg H₂O₂) for H₂O₂ production for 42 d (~1000 h). However, the ACEs then decreased to ~70% in the following 4 days because water flooding of GDE pores considerably impeded oxygen transport at the late stage of the trial. Based on an electrode lifetime of 46 days, the overall cost for H₂O₂ production was estimated to be ~0.88 $/kg H₂O₂, including an electricity cost of 0.61 $/kg and an electrode capital cost of 0.27 $/kg. With a 9 cm² GDE and 40 mA/cm² current density, ~2–4 mg/L of H₂O₂ could be produced on site for the electro-peroxone treatment of a 1.2 m³/d groundwater flow, which considerably enhanced ibuprofen abatement compared with ozonation alone (~43%–59% vs. 7%). These findings suggest that electrochemical H₂O₂ production with GDEs holds great promise for the development of compact treatment technologies for decentralized water treatment at a household and community level.     

RuO2-IrO2/Ti阳极电催化降解偶氮染料甲基橙模拟废水

以自制Ti基RuO2-IrO2镀层形稳电极为阳极,采用电催化氧化处理偶氮染料甲基橙模拟废水。以硫酸钠为支持电解质,在自然pH条件下分别考察了电解时间、电极间距、电流密度和电解质浓度等因素对甲基橙去除率的影响,并分析其原因。实验结果表明,在自然pH、电极间距为1.0 cm、电流密度为30.0 mA/cm2、电解质硫酸钠浓度为20.0 g/L、电解1.0 h,甲基橙去除率高达90.0%以上。 因此,电催化氧化法作为一种高效、简便的染料废水处理技术,具有一定的应用潜力。     

氧化物修饰电极脱色试验研究

本文对运用电解法对人粪尿二级生化高色度出水进行脱色处理实验过程进行了阐述和分析,从而论证了电极材料、外加电压、电流强度及电解时间等因素对脱色效果的影响。实验结果表明：随着外加电压、电流强度及电解时间的增加,脱色率呈上升趋势,当达到一定数值之后,脱色率趋于平缓。采用IrO2/Ti（钛基表面涂氧化铱,简称＂钛涂铱＂,阳极）＋不锈钢（阴极）电极配置,在20V恒压、1.5 cm极板间距、电解40m in和3.5A恒流、1.5 cm极板间距、电解30m in两种工况下,对500mL处理水进行电解,脱色率均可达到90%以上。