低能耗電化學處理含鹽有機廢水的研究

1、低能耗電化學處理含鹽有機廢水的研究本研究基于含鹽有機化工廢水的特點 , 以不同電導率有機廢水為研究對象 , 分別探討了電化學過程中陽極直接氧化、 活性氯間接氧化、 陰極電芬頓機制對廢 水中有機物礦化過程的影響 , 進而引入了微流體反響器和反向電滲析反響器 , 分 別探索了這兩種反響器在處理低、 高含鹽有機廢水時的反響機制和有機物礦化效 率,并對其技術性與經(jīng)濟性進行了分析和比擬 , 從而對反響過程進行了優(yōu)化 , 為低 能耗電化學有機廢水處理技術開發(fā)提供理論和技術依據(jù)。 主要研究內(nèi)容和結(jié)果分 述如下 :(1)使用傳統(tǒng)電化學反響器 , 在處理含低鹽 (50 mgL-1NaCl) 苯酚廢水的過程中，B

2、DD(摻硼金剛石電極)陽極產(chǎn)生的強氧化性羥基自由基可對 廢水中存在的苯酚進行徹底礦化 ,但溶液中的低電導率致使較高的槽電壓 ,因而 需要較高的能耗,電流強度為16.4 mA,電解6 h后,TOC去除率83%,能耗高達 57.24 kW - h m-3;當廢水中 NaCI 含量較高(100 g L-1) 時,DSA (Ti/RuO2 )作為陽極可促進活性氯的產(chǎn)生，陽極析氯反響帶 來的間接氧化作用是苯酚降解的主要機制 , 但是反響過程中產(chǎn)生的難降解中間產(chǎn) 物使廢水中有機物僅得到局部去除 ,導致了較低的電流效率 ,電流強度為 16.4 mA, 電解6 h后,TOC去除率44%,電流效率21%在陰極電

3、芬頓苯酚廢水處理過程中， 溶液中H2v/subO2v/sub啲積累量限制了苯酚的降解效率。電流強度為16.4mA，電解6 h后,TOC去除率41%電流效率20% (2)針對使 用碳氈陰極的電芬頓過程中 H2v/subO2v/sub：積累量較低的問題， 評估了與陽極過程相關的極板面積、極板性質(zhì)、電流密度(電壓) 、溶液混合速 率等的影響。改變了以往只關注陰極作用的研究模式 ,提出了增加陰 /陽極板面積比率 ,配 合控制電壓或電流密度、 轉(zhuǎn)速等, 可增加陰極產(chǎn)生 H2O2的同時減少H2v/subO2v/sub：在陽極外表的分解反響,有效的提高了電流效率 , 并可防止由復雜電解設備和極板材料改性而帶

4、來的高昂本錢。特別是證明了使用 Ti/IrO2-Ta2O5 陽極, 陽極外表積的比率為4時陰陽極板面積分別為8 cm2和2cm2,在工作電位-0.9 V vs.SCE和轉(zhuǎn)速600 rpm作用下獲得了 7.3 mM勺H2v/subO2v/sub：積累濃度，與陰陽極外表積比率為1時相比增 加了 3.4 倍。3針對低鹽廢水直接電化學氧化過程中的高能耗問題 ,分別使用傳統(tǒng)電解反響器在無添加電解質(zhì)、參加 Na2v/subSO4v/sub做為電解質(zhì)以及 微流體反響器在無添加電解質(zhì)的條件下對實際低電導率脫脂廢水進行處理。 在傳 統(tǒng)反響器無外加電解質(zhì)的情況下,TOC去除率70%寸對應302.4 /m3 的運行

5、本錢；當添加0.05 mM Na2v/subSO4v/sub作為電解質(zhì)時,由 于槽電壓的降低,使得在TOC去除率70%寸對應的運行本錢降至27 /m3, 但電流強度較高時 , 添加過量的Na2SO4/sub使 得S2O82- 弱氧化劑的過量產(chǎn)生阻礙 OH 的生 成,從而導致較低的TOC去除率；使用具有非常低極板間距離50卩n的微流體 反響器,低槽電壓以及較高的質(zhì)量傳質(zhì)效率使得反響過程中在不添加電解質(zhì)條件 下即可獲得很高的TOC去除率和很低的能量損耗,TOC去除率80%寸對應僅15.7 /m3 的運行本錢。4針對高鹽廢水間接電化學氧化過程中低電流效率的問題 , 使用反向電滲 析反響器，借助含上下鹽(NaCI)有機廢水中存在的鹽度差，在陰陽離子交換膜的作用下產(chǎn)生電能,高鹽廢水在DSA-CI2 (Ti/RuO2)陽極的作用下 ,通過活性氯間接電化學氧化的作用將廢水中的有機污染物去除。 在 60 組膜體系下 , 模擬實際石油廢水中的鹽度梯度 , 當上下鹽廢水中分別含有 143 g L-1 和 78.77 mg L-1NaCI, 組裝 60 組陰陽離子交換膜并 連接 3.7?