离子交换技术在重金属废水处理中的应用

重金属废水由于所含重金属对人类和环境的危害,需要对其进行处理。化学沉淀法被广泛应用于重金属废水的处理过程,但采用化学沉淀法处理重金属废水时,会产生大量的重金属污泥,需要妥善处理或处置。离子交换技术处理重金属废水,既可实现废水中重金属的去除,有可回收废水中的重金属,避免化学沉淀法处理重金属废水时产生大量的污泥。离子交换树脂对废水中重金属离子的选择性分离,可以更好的实现废水中重金属离子的处理和重金属离子的回收。     

矿山酸性废水重金属沉淀分离研究

矿山酸性废水对环境的污染包括酸性废水和重金属离子两个方面,矿山酸性废水的治理也包括酸性废水和重金属离子处理两方面的内容。重金属沉淀分离是利用重金属离子的氢氧化物和硫化物沉淀溶度积不同,在控制不同的沉淀条件下,进行特定离子的沉淀分离,从而使得废水中的重金属离子得到处理,分步沉淀使得回收沉淀物保持较高的有价金属品位,更易于资源化。分步沉淀反应后,进行相应的固／液分离,并回流部分沉淀物至沉淀反应池,固／液分离后出水,经pH调节,可以达标排放或回用。     

电絮凝法去除合并净化槽出水中的磷

对于下水道未普及地区合并净化槽去除氮化合物是有效的,但除磷效果并不理想。为了找出合并净化槽出水深度处理技术,研究采用电化学絮凝法处理合并净化槽出水,实验测定了电流密度、极板间距、通电时间以及电极材料等主要参数对合并净化槽出水中磷的去除率的影响,并确定了采用铝板为电极材料时的最佳除磷条件。结果表明:电流密度、极板间距和通电时间三个作用参数均能影响除磷效果,对合并净化槽出水中磷的去除率最高可以达到100%。在实验范围内,得到以铝板为极板去除合并净化槽出水中磷的最优操作条件为:极板间距2cm,电流密度4mA/cm2,通电时间10min左右。并且根据反应动力学实验证明了电絮凝除磷反应为一级反应,其反应速率常数k=0.2103。因此,电絮凝法能够有效地去除合并净化槽出水中的磷,并且具有实际的推广应用价值。     

超声强化金刚石膜电极电化学降解效率的机制

从电化学氧化的传质过程、吸附与脱附、电极反应3个步骤,考察了超声强化金刚石膜电极(BDD)电化学降解效率的机制.超声对上述3个步骤都有显著影响.超声增强了污染物的传质过程,苯酚和邻苯二甲酸的传质系数分别由5.4×10-6m/s和6.7×10-6m/s增大至2.0×10-5m/s,提高了270%和199%.污染物在BDD电极表面的电化学吸附特性决定了超声对吸附与脱附过程的作用.苯酚的吸附量大,但中间产物难于脱附,超声虽然使得吸附量由6.49×10-10mol/cm2减小至1.39x10-10mol/cm2,但促进了产物的脱附,产生了正效应,有利于直接氧化,氧化峰电流提高了32%;邻苯二甲酸的吸附能力弱,超声使得吸附量由1.25×10-11mol/cm2进一步减小至3.11×10-12mol/cm2,产生了负效应,导致直接氧化消失.超声可以显著提高BDD电极的降解效率,而且对苯酚降解的促进作用更为明显.苯酚的平均电化学氧化能量利用率提高了287%,高于邻苯二甲酸的224%,这主要是因为超声可以同时强化苯酚的直接氧化和间接氧化,但对于邻苯二甲酸,间接氧化得到了加强,却不发生直接氧化.     

TiO2/Ti转盘液膜反应器光电催化处理罗丹明B

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/Ti电极,X射线衍射(XRD)分析表明,TiO2主要为锐钛矿,晶粒尺寸约为46 nm.以TiO2/Ti电极作阳极,Cu电极作阴极,组装成转盘液膜反应器,考察了其光电催化处理染料罗丹明B(RhB)的影响因素(转盘转速、偏压、溶液初始pH、RhB初始浓度和电解质浓度).得到最佳处理条件为:转盘转速90 r/min,偏压0.4V,溶液初始pH2.5,电解质(硫酸钠)质量浓度0.5 g/L.在最佳处理条件下,处理20 mg/L RhB染料废水90 min的脱色率和总有机碳(TOC)去除率分别达到97.2％和72.7％.结果表明,由于同时强化了激发光源的利用率和溶液的传质效率,TiO2/Ti转盘液膜反应器可高效光电催化处理染料废水.     

活性炭三维电极法处理超高盐榨菜腌制废水

将粒状活性炭作为三维电极的粒子电极处理超高盐榨菜腌制废水。采用静态实验,对比了二维电极与三维电极对该废水COD和磷酸盐的去除效果,考察了三维电极条件下极板间距、活性炭填充量、电解时间、电解电流及初始pH等对该废水COD和磷酸盐去除率的影响。结果表明：三维电极对超高盐榨菜腌制废水COD和磷酸盐的去除率明显高于二维电极;在原水pH（4．3—5．0）,废水体积600mL,电流8A,活性炭填充量250g,极板间距6．5cm,电解时间150min时,处理效果良好,COD和磷酸盐去除率分别为76．47％和97．81％。由波长扫描图可初步认为部分有机物直接被氧化为二氧化碳。     

电极-SBBR处理含铜有机污水

采用电极一SBBR系统去除Cu^2＋,考察了电流强度,IA竞争离子（阴离子SO4^2-、NO3^-、CL^-和阳离子Zn^2＋、Ph^2＋）、初始含Cu^2＋量及溶液pH值对除铜效除果的影响。结果表明,当电流强度为40mA时Cu^2＋去除率最高为98％。投加阴（SO4^2-、NO3^-、Cl^-）、阳（Zn^2＋、Pb^2＋）离子均会引起出水Cu^2＋浓度的增加,且Cl^-和Ph^2＋含量分别为45mg／L和30mg／L时对Cu^2＋去除的影响更为显著。进水Cu^2＋浓度为30mg／L时,Cu^2＋去除率最高为98．48％,当进水Cu^2＋≥70mg／L时,出水Cu^2＋浓度不能达标。酸性（pH4．0～4．5）与碱性（pH9．0～10．0）条件均不利于Cu^2＋的去除,且酸性条件的负面影响更显著．当pH为4．5～7．5时．Cu^2＋去除率最高为97．78％。     

电絮凝处理煤层气产出水

采用电絮凝法处理煤层气产出水,通过铁和铝2种电极材料的处理效果的比较,选择铝电极进行实验,研究了电极间距、原水pH值以及电流密度等因素对电絮凝处理效果的影响。实验结果表明,电絮凝法对煤层气产出水的化学需氧量(COD)和固体悬浮物(SS)具有良好的去除效果,原水pH接近中性时处理效果较好,电絮凝处理过程中不需添加可溶性盐和改变pH值。实验中确定的电絮凝处理条件为:电极间距1 cm,电流密度30 A/m2,反应10 min后,出水的COD、SS分别为9.6 mg/L和8.5 mg/L,去除率分别达到75.1%和88.8%,出水pH为7.8,电能消耗为1.75 kWh/m3。     

不同电极降解2-氯苯酚

采用电沉积法制备了4种钛基二氧化铅电极,并与商业化的钛基RuO2电极进行了对比。分别用XRD和阳极极化曲线对电极性能进行了表征,并以2-氯苯酚为目标污染物,考察了6种电极的电催化氧化性能。研究结果表明,以钛板为基体的系列电极的综合性能优于以钛网为基体的相应电极。以β-PbO2为活性外层的二氧化铅电极的综合性能优于以RuO2为活性外层的电极。6种电极对2-氯苯酚降解反应均遵循一级反应动力学规律。其中Ti/α-PbO2/β-PbO2电极析氧电位最高,电催化性能最好,对2-氯苯酚的去除率可达99.3%。     

Electrochemical oxidation of nitrogen-heterocyclic compounds at boron-doped diamond electrode

Nitrogen-heterocyclic compounds (NHCs) are toxic and bio-refractory contaminants widely spread in environment. This study investigated electrochemical degradation of NHCs at boron-doped diamond (BDD) anode with particular attention to the effect of different number and position of nitrogen atoms in molecular structure. Five classical NHCs with similar structures including indole (ID), quinoline (QL), isoquinoline (IQL), benzotriazole (BT) and benzimidazole (BM) were selected as the target compounds. Results of bulk electrolysis showed that degradation of all NHCs was fit to a pseudo first-order equation. The five compounds were degraded with the following sequence: ID > QL > IQL > BT > BM in terms of their rates of oxidation. Quantum chemical calculation was combined with experimental results to describe the degradation character of NHCs at BDD anode. A linear relationship between degradation rate and delocalization energy was observed, which demonstrated that electronic charge was redistributed through the conjugation system and accumulated at the active sites under the attack of hydroxyl radicals produced at BDD anode. Moreover, atom charge was calculated by semi empirical PM3 method and active sites of NHCs were identified respectively. Analysis of intermediates by GC-MS showed agreement with calculation results.