三维电极法对印染废水脱色的实验研究

对三维电极方法处理模拟印染废水的脱色进行了实验研究,初步探讨了三维电极处理印染废水的机理,对影响处理效果的各种因素,如曝气、填充物质种类、活性炭与铁屑重量比、槽电压、电极间距、初始废水pH值等进行了条件实验。实验结果表明：不曝气的脱色效果比曝气的脱色效果好;填充物为混合物活性炭与铁屑比活性炭、无填充物的脱色效果好;混合物活性炭和铁屑重量比为2：1时的脱色效果最佳;槽电压越高,脱色效果越好,但当大于某个值16v时,处理效果反而会下降;电极间距越小,脱色效果越好,但间距小于1．5cm时易短路而影响脱色效果;中性条件下的脱色率要优于酸性和碱性条件下的;综合考虑,在不曝气,活性炭和铁屑重量比为2：1,槽电压为16v,电极间距为6cm,溶液浓度为200mg／L,pH=6的条件下,降解时间为90win,脱色率可达98．7％。     

Effect of Sb dopant amount on the structure and electrocatalytic capability of Ti/Sb-SnO2 electrodes in the oxidation of 4-chlorophenol

Ti/Sb-SnO_2 anodes were prepared by thermal decomposition to examine the influence',of the amount of Sb dopant on the structure and electrocatalytic capability of the electrodes in the oxidation of 4-chlorophenol.The physicochemical properties of the Sb-SnO_2 coating were markedly influenced by different amounts of Sb dopant.The electrodes,which contained 5% Sb dopant in the coating, presented a much more homogenous surface and much smaller mud-cracks,compared with Ti/Sb-SnO_2 electrodes containing 10% or 15% Sb dopant,which exibited larger mud cracks and pores on the surface.However,the main microstructure remained unchanged with the addition of the Sb dopant.No new crystal phase was observed by X-ray diffraction(XRD).The electrochemical oxidation of 4-chlorophenol on the Ti/SnO_2 electrode with 5% Sb dopant was inclined to electrochemical combustion;while for those containing more Sb dopant,intermediate species were accumulated.The electrodes with 5% Sb dopant showed the highest efficiency in the bulk electrolysis of 4-chlorophenol at a current density of 20 mA/cm~2 for 180 min;and the removal rates of 4-chlorophenol and COD were 51.0% and 48.9%,respectively.     

光电催化降解10-壬基酚聚氧乙烯醚

采用溶胶-凝胶法制备TiO₂薄膜光电极,以该电极为工作电极,铂丝作对电极,饱和甘汞电极为参比电极,对10-壬基酚聚氧乙烯醚的光电催化降解进行了研究.结果表明,该电极具有n型半导体的特征行为.在外加偏压为+0.6V,pH值为5,H₂O₂浓度为30mg/L的条件下对初始浓度为50mg/L的10-壬基酚聚氧乙烯醚溶液光照4h,降解率达53.26%.讨论了氧的存在、外加偏压、pH值等因素对光电催化反应的影响.     

纳米铂微粒电极催化氧化有机污染物的研究

采用电化学阴极还原-阳极氧化方法制备了纳米铂微粒电极.电极表面的微观结构表征表明,铂微粒在三维网状的氧化钛膜孔道中呈均匀、高度分散状态,且粒径细小,铂微粒充分裸露,使得纳米铂微粒电极活性点多,电催化性能高.采用循环伏安法研究了铂微粒电极对有机小分子代表性物质甲醇的电催化氧化行为.结果表明,在酸性、中性和碱性介质中纳米铂微粒电极对甲醇的电催化氧化性能均明显优于光滑铂片电极,甲醇在纳米铂微粒电极上产生的氧化电流密度比光滑铂片电极高100倍以上.2种铂电极催化氧化降解甲醇、苯酚和甲基橙3种有机物时,纳米铂微粒电极的平均氧化电流效率是光滑铂片电极的数倍,这进一步表明纳米铂微粒电极对有机污染物具有良好的催化氧化降解能力.     

气体扩散电极体系电化学消毒

以自制活性炭/聚四氟乙烯(PTFE)气体扩散电极在无隔膜体系发生H2O2进行电化学消毒的系统研究,主要探讨了膜电极中PTFE质量分数W(PTFE)和造孔剂含量m(NH4HCO3),外部操作条件pH值和氧气流速Q(O2)对杀菌效果的影响.结果表明,W(PTFE)为0.5时,H2O2的产量最高.适量造孔剂的添加有效地提高了杀菌效率,与酸性条件相比,效果在中性条件下更为突出.BET比表面积分析结果表明,随着造孔剂含量的增加,膜电极表面的平均孔径先大幅度减小,后缓慢增加,这有助于电极上的气体传质效果.吸附在杀菌过程中起的作用不大.杀菌效率随着pH值的下降迅速提高,该体系pH值适用范围较广:当原水细菌总数为106CFU.mL-1,pH为3～10,以载铂量W(Pt)为3‰的气体扩散电极作为阴极进行电解,30 min后杀菌效率均能达到80%以上.在一定范围内增加氧气流速Q(O2)对H2O2的产生及杀菌效率的提高无太大影响.一方面,高的氧气流速增大了水的电阻,增加了杀菌能耗,提高气体扩散电极体系杀菌的运行成本;另一方面,高的氧气流速在一定程度上适当缩短了处理时间,降低了设备投资.机制研究表明,开始时阳极的直接氧化与自由基的产生起了重要作用;随着反应时间的延长,阴极H2O2间接杀菌的作用迅速增强;电解30 min后阴极室和阳极室的杀菌效率基本相当,此时两者的作用接近.     

污染土壤淋洗液中六氯苯的电化学法处理研究

采用电化学稳定性较好的钛基镀RuO2为阳极,以不锈钢板为阴极,对污染土壤淋洗液中的六氯苯进行电化学处理,研究了溶液初始pH值、HCB初始浓度、电解时间、电解质浓度、外加电压等因素对六氯苯处理效果的影响。所得最佳工艺条件为:用TX-100做增溶剂时,在HCB初始浓度300μg/L、溶液初始pH为3,电解质浓度为1%,外加电压为6V时,电解3hHCB去除率为60.3%。气相色谱分析表明:阴极还原脱氯是HCB电化学降解的主要途径,检出的降解产物有五氯苯、1,2,4,5-四氯苯和1,2,3,4-四氯苯。     

三维电极生物膜反应器全程自养脱氮的启动研究

采用人工配制氨氮废水,对三维电极生物膜反应器进行全程自养脱氮的启动研究.反应器中阳极采用钌涂层钛棒,在阳极区电解水产氧供硝化菌进行硝化反应;阴极采用活性炭纤维毡,并在阴极区填充活性炭颗粒构建三维电极,在阴极区电解水产氢供反硝化菌完成反硝化过程.在进水NH₄⁺-N浓度30 mg·L^-1、温度30 ℃、HRT为24 h的试验条件下,通过调节DO和 pH实现对硝化和反硝化反应的控制.结果表明,经过挂膜、驯化、稳定这3个较为典型的阶段后,反应器对NH₄⁺-N去除率达到了97.8%,TN的去除率为92.4%,成功实现了三维电极生物膜反应器全程自养脱氮的启动.扫描电镜结果显示,阴极活性炭纤维毡表面的细菌主要为短杆状假单胞菌,活性碳颗粒表面的细菌为微球反硝化细菌,同属氢自养反硝化细菌,反应器中稳定的自养脱氮系统逐步建立.     

不同混凝剂对污泥脱水性能的影响研究

采用无机和有机混凝剂对污泥进行调理,通过测定污泥比阻、Zeta电位以及污泥上清液中蛋白质、多糖和DNA含量,同时结合污泥上清液的三维荧光光谱分析,研究了不同混凝剂及其投加量对污泥脱水性能的影响.结果表明:当聚合氯化铝(PAC)、高效聚合氯化铝(HPAC)和氯化铁(FeCl3)的投加量在干污泥量的10%附近时,污泥比阻值最小,同时三维荧光强度值也最小,Zeta电位以及上清液中蛋白质、多糖和DNA的含量基本趋于稳定.无机混凝剂与有机混凝剂联合作用调理污泥后其脱水效果明显优于单一混凝剂调理.有机混凝剂与无机混凝剂投加顺序对污泥脱水性能影响显著,先投加无机混凝剂再投加有机混凝剂的脱水效果最佳,研究筛选出两种混凝剂联合作用调理污泥后,其脱水效果顺序为10%PAC+0.5%PAM>10%FeCl3+0.5%PAM>10%HPAC+0.5%PAM.     

微生物电容脱盐燃料电池性能研究

以微生物电容脱盐燃料电池(MCDC)为研究对象,考察了反应时间、盐溶液浓度和电容电极对数对MCDC脱盐效率的影响.试验采用阳离子交换膜分隔阳极室与脱盐室,阴离子交换膜分隔阴极室与脱盐室.试验结果显示在处理5 g·L-1的NaCl溶液试验中,脱盐室溶液盐度先降低后升高,在反应运行30 min时,脱盐室达到最大脱盐率47.83%.同时发现在脱盐过程中,阳极室和阴极室溶液盐度持续降低,运行150 min后分别下降到15.24%和6.12%.随盐溶液浓度的增加,脱盐率降低,单位电极吸附量增加,根据Langmuir方程和Freundlich方程的线性拟合得到,MCDC最大脱盐吸附容量为72.99 mg·g-1,电容吸附为复杂度的双分子层吸附.电极对数从1对增加到4对,MCDC的脱盐效率提高了37.37%.通过电容电极反接,可在1 h内实现电容再生.     

内源呼吸过程溶解性代谢产物的光谱特性分析

微生物内源呼吸期对污水处理过程具有重要意义.为了更清晰地了解微生物内源呼吸过程,采用三维荧光光谱、紫外光谱结合呼吸图谱对微生物内源呼吸过程进行解析.结果表明,三维荧光光谱和紫外光谱在内源呼吸各个阶段有明显的不同:1内源呼吸快速下降期(第1 d):腐殖酸峰的激发波长(Ex)和发射波长(Em)分别出现5 nm、6 nm的蓝移,荧光指数f450/500和HIX(humification index)分别减小了9.3%、0.2%,UV253/203和UV254分别增加了37.5%、200%,预示着混合液中可生物降解有机物的存在;2内源呼吸慢速下降期(第2 d):f450/500增加了0.5%,HIX减小0.2%,UV253/203减小了20%,UV254增加了16.7%,预示着细胞可能出现了水解或自溶;3内源呼吸稳定期(第3~5 d):腐殖酸峰基本保持不变预示了微生物适应了饥饿环境.本研究从代谢产物的角度解析了内源呼吸过程,为污水处理过程控制提供了新的思路.