电化学法处理工业废水的现状与发展研究

随着工业的快速发展,如何对工业废水进行高效处理是我们需要解决的问题。电化学方法反应装置简单,反应效率高,不会产生二次污染。对中国工业废水目前常用的电化学处理技术的进展和应用进行了综述,包括电化学氧化、电化学还原、电絮凝、电渗析等内容,对国内外的研究成果的总结可知,电化学法对工业废水的处理效率较高,有一定的应用前景。同时对电化学法将来的重点研究方向提出了展望。     

电化学还原-氧化工艺降解4-氯酚的毒性研究

采用紫外光还原法制备了Pd-Fe/石墨烯催化阴极,并以Ti/IrO_2/RuO_2为阳极,构成三电极体系(双阴极)和两电极体系(单阴极)的电化学还原-氧化降解工艺,分别对4-氯酚进行降解.采用离子色谱、高效液相色谱、TOC仪对4-氯酚降解过程中中间产物及其浓度进行测定.根据公式计算降解过程中理论计算毒性值,应用发光细菌法测定降解过程中的实际毒性值,对理论计算毒性值与实际毒性值进行比较,分析不同体系下降解过程中毒性的变化规律.结果表明,两种工艺体系在最佳降解条件下,阴极室毒性均呈下降的趋势,由于降解过程中在阳极室生成高毒性的苯醌,阳极室毒性均先升高后降低.通过相关性分析得到,两种体系理论计算毒性与实际毒性在P=0.01水平下,相关性系数均为1,显著相关,表明降解过程中实际毒性的测定结果真实可靠.降解至120 min时,三电极体系毒性小于两电极体系,表明三电极体系优于两电极体系.据此提出实际毒性测定方法在电化学还原-氧化工艺降解氯酚类有机废水毒性测试的工业应用中有着广泛的前景.     

内置转盘式PVDF膜生物反应器污水处理的试验研究

对内置转盘式PVDF膜生物反应器(SRMBR)处理污水工艺及膜清洗进行了研究.SRMBR处理污水可以长期稳定运行,在实验模拟污水COD为180～368 mg/L时,出水COD在运行1d后稳定在20 mg/L以内,COD去除率>93%.增大转盘式平板膜组件转速可以增大SRMBR的平衡水通量,转速从15 r/min增大到25 r/min,平衡水通量从42.5 L/(m2·h)增大到47.5L/(m2·h).在一定自吸泵停抽时间内(0～1 min),延长停抽时间有利于减缓膜污染、提高平衡水通量.对污染的膜进行水洗、水洗 碱洗、水洗 碱洗 酸洗,3种清洗方式分别使膜平衡水通量恢复至新膜平衡水通量的48.4%、83.5%、90.2%.     

废水中甲基橙的电化学降解

以FTO导电玻璃作为阳极、石墨电极作为阴极电解模拟甲基橙废水,优化了工艺条件,并对甲基橙的降解机理进行了初步探究。实验结果表明,在NaCl投加量5 g/L、电压8 V、废水pH 6、初始甲基橙质量浓度6.0 mg/L的优化条件下电解30 min,废水的脱色率达91.3%,COD降低了62%。机理研究结果表明,电解产生的羟基自由基与甲基橙发生氧化还原反应,破坏了甲基橙的显色基团,使其内部某些化学键发生断裂,从而达到脱色的目的。     

电絮凝—超滤组合工艺处理设施农业营养废液的试验研究

设施农业营养废液具有氮和磷营养元素含量高、碳元素少、病原菌多的特点,直接排放会污染环境、影响生态平衡,因此排放前需经过适当净化处理。为此,采用电絮凝—超滤组合工艺对设施农业营养废液进行处理,重点研究了电絮凝—超滤组合工艺对营养废液中污染物的去除效果,同时考察了电流密度和电解时间对处理效果的影响。结果表明,电絮凝—超滤组合工艺对大肠杆菌、总磷、总氮和总有机碳(TOC)都有一定的去除效果,在电流密度为1.78mA/cm2、电解时间为30min、超滤压力为0.16 MPa的条件下,其去除率分别为99.88%、99.76%、47.59%、28.72%。因此,电絮凝—超滤组合工艺对设施农业营养废液有较好的处理效果。     

蒽醌修饰石墨毡电极预处理头孢合成废水

以钛涂钌电极为阳极、自制蒽醌修饰石墨毡电极为阴极,对头孢合成废水(COD=25 000~30 000 mg/L、ρ(NH3-N)=850~1 300 mg/L、色度为2 300~2 680度)进行了电化学氧化预处理,优化了电解条件,并对电化学体系的动力学和稳定性进行了分析。实验结果表明:蒽醌的存在可改善电化学氧化降解效果;在电解时间50 min、电流密度0.14 A/cm2、Na2SO4浓度0.1 mol/L、极板间距2 cm、初始废水p H 7.0的条件下,废水的COD、色度、NH3-N的去除率分别可达45.3%,66.9%,33.6%;BOD5/COD由处理前的0.27增至0.40,可生化性得到改善;COD、色度、NH3-N的电化学氧化降解过程均近似符合一级动力学方程;且该电化学体系的应用稳定性良好。     

青藏高原生活污水处理及回用的工艺研究

在高寒缺氧的青藏高原如何对生活污水进行有效的处理,目前仍无好的解决方案。实验采用的生态大棚系统可在青藏高原的恶劣环境下提供适宜的人工小环境,保证生物处理正常运行所必需的热平衡、O2-CO2的循环平衡和水循环的平衡。采用的好氧生物-土地处理工艺不仅能保证污水处理达到国家一级排放标准,同时还解决了长期以来高原蔬菜种植的难题。     

CO2资源化利用的现状及前景

介绍了CO2分离捕集最新工艺——电化学法、膜法、化学循环燃烧法的研究进展。评述分析了CO2的各种资源化应用前景：CO2气体用作生物碳源、辅助注射成型剂及有机物（如氨基甲酸酯、表面活性剂）合成原料等;液态CO2用于人造金刚石、热泵干燥、超临界CO2萃取及固体干冰冷喷射清洗等。CO2作为一种潜在的丰富碳源,应不断研发其新的应用领域,加快其工业化应用。     

内置转盘式膜-生物反应器处理污水的工艺条件研究

对内置转盘式膜-生物反应器(SRMBR)处理污水工艺进行了研究.进水COD 160～368 mg/L时,出水COD在运行1d后降低到20 mg/L以下,去除率大于90%;转盘式膜组件的转速在0～25 r/min范围内,平衡膜通量随转速增大而快速增加,继续增大转速则平衡膜通量的增加变得不显著;在一定范围(0～1min)内延长停抽时间有助于缓解膜污染;SRMBR在较低的气水比(15∶1)下运行,也可达到较高的平衡膜通量.研究表明,SRMBR在最佳组合操作条件(转速为25r/min,抽/停为9min/1min,气水比为15∶1,抽吸压力为25kPa)下运行,其平衡膜通量高达53.75L/(m²·h).     

圆筒形电化学反应器中有机物电催化的传递特性研究

研究了圆筒形电化学反应器内有机物在电化学降解过程中的传递特性.假设废水以平推流方式通过圆筒形反应器,由电催化过程的质量守恒和法拉第定律导出浓度、电流强度随废水停留时间的变化规律.根据废水中有机物的电化学降解和有机物氧化分解的关系将浓度分布转换成COD分布,并考察了扩散对COD、电流强度分布的影响理论模型和实验数据表明,在传质控制条件下忽略与不忽略扩散的影响,COD、电流强度的分布遵循不同的指数关系.理论模型与实验数据的平均误差为8.6%;极限电流随电解质流量的变化而改变.