氯自由基介导的BDD电极选择性氧化脱氮

为实现氨氮的高效选择性转化,设计了一个氯自由基介导的电化学体系。该电化学体系以稳定性好、氧化能力强的掺硼金刚石(BDD)电极为阳极,以Pd-Cu修饰的泡沫镍材料(Pd-Cu/NF)为阴极,以氯化钠为电解质,对BDD电极选择性电催化氧化性能与机理进行了研究。结果表明：在4.0 V电压下,体系中的Cl⁻原位可转化成氯自由基(Cl·),Cl·可选择性地将氨氮转化为N₂和少量$ {rm{NO}}_3^ - $,副产物$ {rm{NO}}_3^ - $在Pd-Cu/NF阴极被高效还原为N₂;分别探究了阴极材料、电场强度、电极间距、溶液pH和电解质种类对氨氮转化性能的影响。通过电子顺磁共振和自由基捕获实验,证实了Cl·在氨氮转化过程中发挥了重要作用。在最优条件下,可实现40 min内100%的氨氮转化率和25 mg·L⁻¹的N₂生成量,以上研究结果可为解决水体中氨氮的污染问题提供参考。     

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。     

Ce-PbO_2/C电极的制备及其去除水中酸性红B

采用电沉积法制备铈修饰的PbO2/C电极,通过SEM、XRD、XPS及循环伏安对PbO2/C、Ce-PbO2/C电极进行表征,结果表明,Ce-PbO2/C电极比PbO2/C颗粒细小,表面均匀致密,电化学氧化能力较强,修饰电极中Ce以CeO2的形态存在。以Ce-PbO2/C为工作电极,电解浓度为1 000 mg/L的高盐酸性红B模拟活性染料废水,考察了电压、pH、电解质浓度、极间距对脱色率、氨氮去除率及COD去除率的影响。确定适宜工艺条件为：初始酸性红B溶液浓度为1 000 mg/L,pH值为6,电压10 V,电解时间1 h,电极间距1.5 cm,该条件下脱色率、氨氮去除率和COD去除率分别为99.98%、97.23%和90.17%。通过UV-Vis及GC-MS初步分析了降解过程可能存在的中间产物及降解途径。     

电化学氧化法处理垃圾渗滤液纳滤浓缩液

实验利用电化学氧化法处理垃圾渗滤液纳滤浓缩液,以提高废水的可生化性。研究考察了水力停留时间、进水流量、循环流量、电流强度和原水氯离子浓度对有机物去除的影响。研究结果表明,电化学氧化法的最佳运行条件如下:水力停留时间为 3 h,进水流量为1 m3/h,循环流量为15 m3/h,电流强度为420 A。在上述条件下,原水COD浓度从3 100 mg/L降到1 311.3 mg/L,去除率达到57.7%,BOD/COD值由0.03提升至0.31。氯离子对电解有促进作用,但原水氯离子浓度超过5 000 mg/L,不需要外加工业盐。     

3种活性钛网阳极电化学降解水中阿特拉津

阿特拉津(atrazine,ATZ)等有机杀虫剂的大量生产和使用对水生态安全造成威胁,其可被电化学阳极氧化技术有效降解和矿化.为探究水中ATZ电化学降解效率、能耗与反应路径,以多孔钛网为基板制备Ti/RuO2-IrO2、Ti/PbO2、Ti/Ti4O7钛网阳极,开展电化学降解和矿化水中ATZ研究,分析了 3种钛网阳极表面结构特征和电化学性能;比较和评估3种钛网阳极电化学降解ATZ效率、溶液总有机碳(TOC)去除率、反应能耗;考察了电流密度、ATZ初始质量浓度、溶液初始pH等反应参数对ATZ降解效率的影响;探究了 ATZ电化学降解中间产物及反应路径.结果表明:Ti/RuO2-IrO2、Ti/PbO2、Ti/Ti4O7钛网阳极表面活性组分覆盖致密、均匀,其电析氧电位为Ti/Ti4O7(2.4 V)＞Ti/PbO2(1.98 V)＞Ti/RuO2-IrO2(1.48 V);3种钛网阳极电化学降解和矿化ATZ效率较高,ATZ的降解率和溶液TOC去除率分别为85.45％～96.3％和48.7％～69.8％,其中Ti/Ti4O7钛网阳极对ATZ和TOC去除率可达96.3％和69.8％;与Ti/RuO2-IrO2和Ti/PbO2相比,Ti/Ti4O7稳定性较好,反应能耗(221.4 kWh·kg-1)较低;ATZ电化学降解率随电流密度增大而升高、随ATZ初始质量浓度和溶液初始pH的增大而降低;水中ATZ电化学降解产生A(C8H15N5O,m/z=198.24),A 继续氧化生成 B(C8H15N5O2,m/z=214.22)、C(C7H13N5O3,m/z=216.20)、D(C6H10N4O3,m/z=187.20)、E(C3H3N3O4,m/z=146.07)、F(C3H3N3O5,m/z=162.07)等中间产物.     

泡沫铜气体扩散电极处理活性艳红废水

采用铜基泡沫材料作为阴极,并根据泡沫材料电阻小、强度高、孔隙多的特点设计气体扩散电极,开发了一套基于铜基泡沫材料的气体扩散电解废水处理方法.实验结果表明,该方法在电解电压仅为1.65 V时,120 min内原位生成14.29 mg·L-1的H2O2.采用该系统对活性艳红废水进行降解,结果表明其在电解电压为2 V时即可快速高效地降解活性艳红X-3B模拟染料废水,120 min内模拟废水色度去除率达96.19%,色度被快速消除.UV-Vis与LC-TOF MS检测结果表明,降解过程中,萘环、三嗪结构及较稳定的苯环均被同步快速降解.该方法所需降解电压较低,只有2 V,而普通电解方法通常需8—25 V,能耗显著下降.这种低电压气体扩散电极电解不仅极大地抑制了水的无效电解,由于产生了·OH,还能维持相对高的有效氧化还原电位,高效降解污染物,是一种高效低耗的电化学水处理方法.