三維電極處理幾種模擬有機(jī)廢水研究.pdf

1、有機(jī)物是對水質(zhì)和水生態(tài)環(huán)境影響最嚴(yán)重的污染物之一，有機(jī)物污染是目前全球水污染最典型的特征，它不僅帶來了一系列的環(huán)境問題，還嚴(yán)重危害人們生活和身體健康。因此，有機(jī)廢水的治理已經(jīng)成為現(xiàn)階段環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域亟待解決的問題。三維電極處理有機(jī)廢水有很高的電流效率和很好的水處理效果，但目前技術(shù)還不成熟，有很多問題有待解決，如對粒子電極及主電極的研究和優(yōu)選、各項(xiàng)操作參數(shù)的優(yōu)化還缺乏系統(tǒng)深入研究，對電化學(xué)反應(yīng)歷程、有機(jī)物降解的機(jī)理還沒有統(tǒng)一認(rèn)識等，因此，開

2、展三維電極處理有機(jī)廢水研究具有重要意義和價(jià)值。本文主要研究了三維電極處理模擬有機(jī)廢水的效果、降解有機(jī)物的機(jī)理、降解規(guī)律、降解反應(yīng)過程動力學(xué)，同時(shí)還對三維電極與Fenton試劑法聯(lián)用技術(shù)進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)果包括：
　　 ㈠三維電極處理模擬PAM廢水的實(shí)驗(yàn)研究：①為了研究三維電極的主電極和粒子電極，進(jìn)行了去除模擬PAM廢水COD效率對比實(shí)驗(yàn)及電鏡掃描實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，用不銹鋼作三維電極的主電極對廢水COD去除效率最高，不銹鋼

3、材料耐蝕性能最好；三維電極中填充的活性炭確實(shí)成了粒子電極；②通過研究影響三維電極去除廢水中PAM各種因素發(fā)現(xiàn)，三維電極對PAM廢水COD的去除效率受主電極材料、主電極間距、電解時(shí)間和電解電流等的顯著影響；三維電極在最佳條件降解0.1[％]PAM模擬廢水有很好的效果，廢水COD值由初始的1120mg/L降低到96mg/L，COD去除率達(dá)到了91[％]，廢水中PAM含量也由1000mg/L降低到47mg/L，三維電極降解0.1[％]PAM廢

4、水的動力學(xué)反應(yīng)為二級。
　　 ㈡三維電極降解廢水中PAM機(jī)理研究。為了弄清三維電極降解PAM的機(jī)理，分析了處理后水樣中不溶物的紅外光譜及CO32-、HCO3-，并采用Ti(Ⅳ)-5-Br-PADAP法和比色法檢測了處理后水樣中的H2O2及·OH自由基，結(jié)果表明，不溶物是PAM發(fā)生分子內(nèi)反應(yīng)生成的環(huán)狀酰亞胺結(jié)構(gòu)產(chǎn)物；處理后水樣中有HCO3-、H2O2和·OH，說明有PAM分子被徹底降解為CO2、H2O，不溶物和H2O2及·OH都是

5、廢水中PAM濃度和COD降低的原因。最后推導(dǎo)了·OH自由基降解PAM的可能反應(yīng)歷程。
　　 ㈢三維電極處理L-亮氨酸廢水研究：①研究了L-亮氨酸模擬廢水COD與其降解率關(guān)系，結(jié)果表明，三維電極對1.0g/L的模擬廢水中L-亮氨酸降解率越大，COD去除率也越大；②三維電極電位分布研究結(jié)果表明，反應(yīng)器中電位分布是不均勻的，它受廢水濃度、主電極材料、電解槽端電壓等的顯著影響，并且與COD去除率有關(guān)；③研究了各因素對三維電極處理L-亮氨

6、酸模擬廢水效率的影響。在由正交試驗(yàn)得到的填充活性炭和陶粒時(shí)三維電極處理1.0g/L L-亮氨酸模擬廢水的最佳操作條件下，COD去除率分別為90[％]和88[％]。三維電極處理低濃度和高濃度L-亮氨酸廢水時(shí)，降解反應(yīng)分別為一級反應(yīng)和零級反應(yīng)。
　　 ㈣三維電極方法處理多組分氨基酸廢水研究：①三維電極處理多組分氨基酸廢水規(guī)律研究表明，多組分氨基酸廢水體系總降解率越大，其COD去除率也越大；各組分去除難度由大到小依次為：L-亮氨酸＞L

7、-酪氨酸＞L-精氨酸＞L-組氨酸＞L-半胱氨酸；②處理多組分氨基酸混合廢水實(shí)驗(yàn)表明，二組分混合時(shí)，L-亮氨酸與L-半胱氨酸或L-酪氨酸混合時(shí)的降解率為最高或最低，廢水COD去除率相應(yīng)的為最高或最低；三組分混合時(shí)，L-亮氨酸+L-酪氨酸+L-半胱氨酸混合廢水總降解率(55％)、COD去除率(90[％])都大于L-亮氨酸+L-酪氨酸+L-精氨酸混合廢水總降解率 (38％)和COD去除率(84[％])；四、五組分氨基酸混合時(shí)，四組分總的降解率

8、、COD去除率分別為51％、88[％]，均大于五組分總降解率47％、COD去除率86[％]；③分析了氨基酸的分子結(jié)構(gòu)和·OH自由基與有機(jī)物反應(yīng)的特點(diǎn)，結(jié)合氨基酸的前線軌道能隙值的大小，解釋了不同氨基酸在相同條件下降解難易程度不同的原因。
　　 ㈤三維電極—Fenton試劑法聯(lián)用技術(shù)研究。研究了多種因素對三維電極—Fenton試劑法聯(lián)用去除廢水COD的影響，在最條件下，二者聯(lián)用對模擬對苯二酚廢水COD去除率達(dá)92％。在相同條件下，

9、其處理廢水效率高于Fenton法和三維電極法，對廢水COD去除率分別為89[％]、53[％]和41[％]，說明三維電極—Fenton試劑法聯(lián)用具有一定的可行性。
　　 ㈥三維電極處理廢水可行性研究：①三維電極分別靜態(tài)處理含氨基酸和含聚合物實(shí)際廢水，COD去除率分別為68[％]和83[％]；動態(tài)處理含聚合物實(shí)際廢水，COD去除率達(dá)87[％]。②用三維電極靜態(tài)處理含氨基酸或含聚合物實(shí)際廢水最高電耗分別為9kW·h/ kgCOD和8k