三維電極電解處理含酚廢水的基礎(chǔ)研究.pdf

1、焦化工業(yè)的發(fā)展使含酚廢水的排放量越來(lái)越多，成分也越來(lái)越復(fù)雜。含酚廢水COD含量高，苯環(huán)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不易分解，可生化性差，處理難度大，其高效處理一直是環(huán)保工作者研究的熱點(diǎn)。本課題以模擬苯酚廢水為研究對(duì)象，提出三維電極法降解苯酚及堿洗-電化學(xué)再生聯(lián)合法活化活性炭技術(shù)，詳細(xì)研究了其工藝過(guò)程，并采用循環(huán)伏安法及交流阻抗法探討了三維電極降解苯酚廢水的機(jī)理，取得了如下成果：
　　 開(kāi)發(fā)了三維電極法降解苯酚新工藝。采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)研究了

2、進(jìn)水流量、進(jìn)水pH值、水溫、電流強(qiáng)度、電解時(shí)間、氯化鈉投加量等因素對(duì)TOC降解效果的影響。采用預(yù)處理后的活性炭作為粒子電極，在進(jìn)水pH值為6.7，進(jìn)水流量為180 mL/min，水溫為25℃，氯化鈉投加量為1 g/L，電流強(qiáng)度為100 mA，電解時(shí)間1.5 h時(shí)，總有機(jī)碳TOC的去除率可達(dá)95％以上。極差分析結(jié)果確定了影響因素主次順序?yàn)椋簆H>電解時(shí)間>電流強(qiáng)度>電解溫度。
　　 提出堿洗-電化學(xué)再生聯(lián)合法活化活性炭技術(shù)。采用單

3、因素實(shí)驗(yàn)考查了堿洗攪拌時(shí)間、堿洗pH值、電解時(shí)間、進(jìn)水pH值、電流強(qiáng)度、進(jìn)水流量、水溫、氯化鈉投加量等因素對(duì)活性炭再生效果的影響。控制堿洗攪拌時(shí)間為2.0 h，堿洗攪拌pH值12，電解時(shí)間0.5 h，進(jìn)水pH值12，電流強(qiáng)度為100 mA，進(jìn)水流量270 mL/min，水溫25℃，氯化鈉投加量8 g/L的條件能使活性炭恢復(fù)活性，對(duì)苯酚的降解效果仍能保持在95％以上。
　　 研究了苯酚在活性炭上的吸附熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)行為。采用預(yù)處理

4、后的活性炭吸附苯酚，吸附過(guò)程遵守二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，最大吸附量為0.27614 g/g。吸附熱為-33.046 KJ/mol，吸附鍵強(qiáng)度較小，一個(gè)苯酚分子通過(guò)氫鍵吸附在活性炭界面兩個(gè)活性點(diǎn)上；隨著苯酚引入份數(shù)的增加，紅外光譜在3432 cm-1的羥基譜線由尖逐漸變寬，出現(xiàn)彌散光譜，由此推測(cè)出苯酚通過(guò)羥基上的氫鍵發(fā)生締合。綜合所得數(shù)據(jù)提出了活性炭吸附苯酚的模型，并圓滿解釋了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
　　 研究了以硫酸鈉為電解質(zhì)的酸性溶液中活性

5、炭陽(yáng)極的電化學(xué)行為，提出了苯酚降解的機(jī)理。三維電極降解苯酚由直接電解和間接降解兩種作用協(xié)同完成，其中間接電解起主要作用。實(shí)驗(yàn)測(cè)定了弛豫時(shí)間常數(shù)及極化電阻，吸附引起的等效電阻是電荷轉(zhuǎn)移電阻的5.5倍，吸附引起的弛豫時(shí)間常數(shù)是雙電層充電弛豫時(shí)間常數(shù)的104倍，表明羥基自由基·OH在活性炭界面上吸附具有很強(qiáng)的化學(xué)鍵。氧在活性炭陽(yáng)極上析出過(guò)程中生成的羥基自由基·OH是一中間產(chǎn)物，并吸附在活性炭陽(yáng)極的界面上，其與吸附在活性炭上的苯酚形成微電池。通