多維電催化實驗方案20120113

1、多維電催化實驗方案1、實驗?zāi)康募霸?.1實驗?zāi)康耐ㄟ^多維電催化實驗，研究多維電催化的實驗操作條件，以及去除廢水中SCN-和降低 COD的效果。1.2實驗原理多維電催化是基于電化學(xué)處理技術(shù)原理的一種處理高濃度、難降解、有毒有機污染物的 廢水處理技術(shù)。利用電解催化反應(yīng)過程中生成的自由基、強氧化粒子(-OH、O2、H2O2、 O3、OCl-、Cl2等)，與廢水中的有機污染物無選擇地快速發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，進行氧化降解，將 難生化降解的高分子有機物轉(zhuǎn)化為可生化降解的小分子化合物，提高B/C比，改善廢水的 可生化性。1.3實驗項目及檢測方法化學(xué)需氧量COD： COD檢測儀SCN-濃度：分光光度法PH值：PH

2、計2、實驗儀器及藥品2.1實驗主要儀器多維電催化設(shè)備SGE-EC-T-001型，722可見分光光度計，Lovibond ET99718 COD測定 儀，PHSJ-3F PH 計。2.2藥品30%H 2O2、NaCL，均為分析純，COD試劑檢測SCN-： 20%吐溫一80、20%丙酮、29.95g/L硝酸鐵溶液、SCN-標(biāo)準(zhǔn)溶液3、實驗方案3.1試劑的配制COD試劑：購買20%吐溫一80：取20ml吐溫一80溶于水中，稀釋至100ml，用棕色試劑瓶儲存。20%丙酮：取20ml丙酮于100ml容量瓶中，稀釋至100ml，用棕色試劑瓶存儲。硝酸鐵溶液:取50g Fe(NO3)3 9H2O溶解于500

3、ml水中，加25ml濃硝酸稀釋至1000ml 備用，用棕色試劑瓶存儲。SCN-標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱取0.1673g分析純KSCN溶于100ml水中，配成SCN-含量為 1000ug/ml的標(biāo)準(zhǔn)液。3.2實驗方案設(shè)計多維電催化的影響因素是多方面的，電解時間、電壓電流的大小、溫度、PH、電解質(zhì)、 h2o2的用量等都會影響電解的效果。其中電催化一般在常溫常壓下就可進行，反應(yīng)條件溫 和，不受水溫、氣溫影響。反應(yīng)體系內(nèi)，一般反應(yīng)器內(nèi)水溫應(yīng)控制在60r以下，可通過調(diào) 節(jié)施加的電流電壓進行控制。下面從這些方面進行詳細的分析。3.2.1電催化的電解時間研究有機污染物降解率與廢水在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間相關(guān)，電解時間短有機

4、物去除效果不 明顯，電解時間太長一方面浪費電力另一方面可能還達不到理想的電解效果。取1L實驗廢 水樣品，注入實驗設(shè)備內(nèi)，接通好電源，進行一次全面的電解實驗，分別在電解10min、20min、30min、40 min、50 min時間點取樣，進行SCN-檢測，將檢測的數(shù)據(jù)進行列表、作圖分析， 比較SCN-的去除效果，還可以檢測最終的COD值，分析實驗的效果。確定最佳的電解時間 大概要多久（在此假設(shè)電解30min為最佳時間段）。3.2.2電催化的電解電壓、電流研究電催化反應(yīng)可控制性較強，可以通過改變施加的電流、電壓值，調(diào)節(jié)反應(yīng)條件，獲得 較高的有機污染物降解效果。由于改變設(shè)備的電壓就可以改變電催化

5、的電流，所以在此只研 究電壓的影響。雖然廢水所含成份非常復(fù)雜，隨著電解的過程廢水的電阻會不斷變化，通過 調(diào)節(jié)電壓值，可以改變電流的大小。經(jīng)查閱資料可將實驗電壓分別調(diào)為4V、5V、6V、7V、 8V進行研究，電解30 min后取水樣進行SCN-和COD檢測，將檢測的數(shù)據(jù)進行列表、作圖 分析，比較SCN-和COD的去除效果。確定適宜的電壓為多大。3.2.3電催化的PH值研究廢水的pH值對實驗效果影響較大，經(jīng)查閱資料一般以酸性為宜，所以在此將PH分為2、 3、4、5、6分別進行分析，通電后在適宜的電壓下電解30 min后取水樣進行SCN-和 COD 檢測，將檢測的數(shù)據(jù)進行列表、作圖分析，比較SCN-

6、和COD的去除效果。確定適合的PH 值。3.2.4電催化的電解質(zhì)研究含有大量有機物的高濃度廢水導(dǎo)電性能往往不夠理想，加入電解質(zhì)能增加水樣的導(dǎo)電 性能，還能提高電催化的效率。經(jīng)查閱資料表明用Nacl鹽作為電解質(zhì)為宜，因為Nacl中的 氯離子在陽極上被氧化成具有很強氧化性的新生態(tài)氯或高價氯酸根離子，它們與污染物發(fā)生 化學(xué)氧化作用，最終生成CO2和H2O；同時Nacl比較便宜，可以減小實驗成本。由于廢水 的成份比較復(fù)雜，實際廢水中存在哪些無機離子尚不明確，所以剛開始加入鹽的量約為 0.2g/L，然后逐漸以0.05g/L的量增加，根據(jù)電解的效果，確定最佳投入電解質(zhì)的量。3.2.5電催化H 2O2的研究

7、H2O 2是一種綠色環(huán)保的氧化劑，最終產(chǎn)物只生成水和氧氣。在酸性條件下向廢水中加 入適量的H 2O2能與Fe2+形成Fenton試劑，產(chǎn)生的OH （羥基自由基）具有很強的氧化性。 其原理是借助外加（催化劑或電催化）條件引發(fā)形成氧化電勢極高的羥基游離基1O,借以攻 擊有機物分子，使發(fā)生鏈狀分解反應(yīng)，生成無害物質(zhì),較一般化學(xué)氧化法具有高效、快速、徹底 等特點。經(jīng)過催化氧化工藝處理后的廢液，生化性能得到明顯改善，污染物含量或毒性大大降 低甚至完全消除，為生物處理與預(yù)處理提供條件。所以加AH2O2不但能有效的去除SCN-，還 能作為引發(fā)劑，有利于進一步提高電催化氧化效率。將PH調(diào)為4左右，實驗廢水水樣

8、為1L。H 2O2加入的量分別為10ml、15 ml、20 ml、25 ml、 30 ml，分別加入少量的FeSO4物質(zhì)的量大概為H 2O2加入量的1/51/7。電解30 min后取水樣 進行SCN-和COD檢測，將檢測的數(shù)據(jù)進行列表、作圖分析，比較SCN-和COD的去除效果。 確定h2o2的最佳投入量。3.2.6電催化曝氣量的研究曝氣效果對處理過程影響也較大，適量調(diào)整好曝氣強度與曝氣量，有助于提高廢水處理 效果。在實驗過程中可以根據(jù)實驗的具體情況調(diào)節(jié)曝氣量，通過電解的總體效果比較曝氣量 的的影響，進而確定有助于提高廢水處理效果的適宜曝氣量。此外多維電催化的效果還與廢水有機物的濃度、電極的材料、催化劑等因素有關(guān)。這些 因素將在實