設(shè)計(jì)本文主要研究了三維電極工作原理并自行設(shè)計(jì)和制作反應(yīng)器

緒 研究背 氨氮廢水處理現(xiàn) 吹脫 化學(xué)沉淀 折點(diǎn)加氯 濕式催化氧化 離子交換 傳統(tǒng)生物脫氮 新型生物脫氮技 膜分離 土壤灌 電催化氧化 三維電極電催化氧化原 電化學(xué)氧化機(jī) 三維電極的介 三維電極機(jī)理的研 三維電極電解過(guò)的影響因 三維電極的利用現(xiàn) 三維電極與其他技術(shù)結(jié)合方 復(fù)極性三維電極材料的選 極板材 粒子電極的選 活性炭的介 研究?jī)?nèi) 本次實(shí)驗(yàn)研究意 三維電極電解氨氮廢水實(shí)驗(yàn)研 實(shí)驗(yàn)儀 實(shí)驗(yàn)試 水樣的測(cè)定-納氏試劑分光光度 方法原 水樣測(cè) 計(jì) 酒石酸鉀鈉溶液....................................................................................校準(zhǔn)曲線的繪 氨使用溶液的.............................................................................繪制校準(zhǔn)曲 三維電極電解氨氮廢水實(shí)驗(yàn)裝 三維電極電解氨氮廢水影響因素的研 二維和三維電極的影 導(dǎo)電介質(zhì)濃度的影 電解電壓的影 曝氣的影 氯化鈉（NaCl）的影 氨氮初始濃度的影 本章小 結(jié)論與展 實(shí)驗(yàn)結(jié) 實(shí)驗(yàn)總結(jié)與改 三維電極裝置問(wèn)題與改 三維電極電極問(wèn)題與改 三維電極中填料的問(wèn)題與改 展 參考文 致 研究背

緒水生命生存的珍貴資源，也是社會(huì)發(fā)展不可或缺的重要條件。但是隨越嚴(yán)重，我國(guó)海域的赤潮和發(fā)生也愈頻繁。氨氮與磷是水體的重要營(yíng)養(yǎng)素，當(dāng)其在水體中的含量時(shí)會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，水草和藍(lán)藻等大量繁殖，過(guò)度70mg/L時(shí)就會(huì)發(fā)生窒息。氨氮廢水的污染氨氮主要來(lái)源于人和動(dòng)物的排泄物，生活污水中平均含氮量每人每年約p。122850mg/L300mg/L時(shí)，生化處理就很難進(jìn)行，使其很難硝化轉(zhuǎn)化［6］故選擇和研究更有效的氨氮廢水處理方法就吹脫然后向填料塔中通入空氣，通液接觸將廢水中的游離氨氮吹脫至大氣中。吹NH3NH4pH的升高，游離氨所占比例逐漸增pH11以上時(shí)，水中的氨氮幾乎全部以游離氨的形式存在。通過(guò)pH，使氨氮主要以游離氨的形式存在，然后進(jìn)行曝氣吹脫，使游離氨從水中逸出，從而達(dá)到去除氨氮的目的。吹脫法流程見(jiàn)圖1。一般情況下，低濃度的氨氮廢水采用空氣吹脫法時(shí)往往是在常況下進(jìn)NaOHpH值，藥劑和能源的消耗比較大，為了降Ca(OH)2，一方面需要保證填料塔內(nèi)的氣液充分接觸，有效防止液泛等。劉等在對(duì)（NH4SO4）氨氮廢水研究表明，當(dāng)pH為11.5，802小時(shí)，氨氮吹脫率可以達(dá)到99.2%［7］化學(xué)沉pH值，壓力，反應(yīng)時(shí)間，配料比例，催化劑，攪拌條件等）進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，使廢，等人的研究發(fā)現(xiàn)：在pH=8.6時(shí)，同時(shí)投加Na2HPO和MgCl2可將氨氮從6518mg/L降至65mg/L［8］。折點(diǎn)加Cl2+ HOCl+HNH4+ NH2Cl+H2O+HNH2Cl+ NHCl2+NHCl2+ NCl3+2NH4+

+5H+3Cl+解的分子氧（生成基）氧化廢水中的有害的物質(zhì),最終目標(biāo)產(chǎn)物是特性，溫度，反應(yīng)時(shí)間，pH值，氨氮濃度，壓力，攪拌等。Qin等[8共同研制Ru/Al2O3503K,15MPapH=12的情況下對(duì)氨氮(1500×106)的去除率達(dá)到99%［11］。離子交7g/100mL74200mg/L，pH=7，吸附時(shí)間為3小時(shí)，廢水中氨氮的去除率可達(dá)到92.71%［12］。 式為

+3/2O2 NO2-+H2O+2H+-△FNO2-+ NO3-- NO3-+H2O+2H+-工的應(yīng)用主要有A/O,A-A/O法，氧化溝以及SBR法。影響生物脫氮的主要因素有pH值，DO，溫度，有機(jī)碳源等。染，成本較。不足是當(dāng)廢水中的C/N比值較低時(shí)必須補(bǔ)充碳源，對(duì)溫度要同時(shí)硝化反硝化中的溶解氧受擴(kuò)散速度限制在微生物絮體或者微生物膜上的微環(huán)境區(qū)域產(chǎn)生溶以pH值，溫度，堿度，有機(jī)碳源，溶解氧，污泥齡等。石用R處理城市滲濾液，當(dāng)進(jìn)水Cr與3-N濃度分別為420mg/L12mg/,OMS5/L6LN去96.57%［13。以保持pH穩(wěn)定。將亞硝酸鹽直接氧化成氮?dú)獾倪^(guò)程。其影響因素有溫度，游離氨，pH值，溶解厭氧氨膜分離土壤灌氧化為和氮?dú)獾?。間接電化學(xué)氧化系指利用電化學(xué)產(chǎn)生的氧化還原物質(zhì)作為反應(yīng)劑或者催化氧如圖1.3.1所示。即氫氧基；一種是化學(xué)吸附的氧，即進(jìn)入氧化物晶格的氧。當(dāng)沒(méi)有有機(jī)底物1.3.1直接氧化和間接氧化反表面同時(shí)進(jìn)行［15］。三維電極的內(nèi)電流模式

－e=Cl2+H2O=HOCl+H

－e= +2e=

=HO2HO2+H2O=三維電極電解過(guò)的影響因解速度，然而溫度升高會(huì)加劇基失活，因此導(dǎo)致反應(yīng)速率下降。pH值:pHpH的增大，氨氮和總氮的去除率逐漸增加。隨著電解時(shí)間的延長(zhǎng)，pH逐漸減小，氯離子氧化為氯氣，溶于水后形成次氯酸，導(dǎo)致pH下降。處理偶氮廢失的物料以及沖刷地面的污水組成［17］。三維電極電解偶氮廢水與傳統(tǒng)生物偶氮廢水的色度方面。去除率分別達(dá)到90.8%。89.5%，88.1%85.9%。括ungr，極面還增加了經(jīng)濟(jì)效益。Lanza［19］50mg/L0.1mg/L152mg/L0.5mg/L?；?，加快反應(yīng)速率等。曹志斌［15］等采用超聲協(xié)化學(xué)氧化技術(shù)對(duì)甲基橙進(jìn)行降解研究，甲基橙的去除率超過(guò)99%，而CODcr去除率超過(guò)80%。這是因?yàn)槌暷軌蛱岣唠姶呋趸Ч龠M(jìn)氫氧基的產(chǎn)生，提高傳質(zhì)過(guò)程。Fenton化作劑，而H2O2主要作為氧化劑［20］。在三維電極中選擇鐵電極或者其他能夠產(chǎn)生Fe2的電極，通電后，在陰極H2O2，F(xiàn)e2Fe2催化H2O2產(chǎn)生氫氧基，氧化污染物，達(dá)到去除目的。［17］等研究三維電除率可以達(dá)到92.03%。通過(guò)電解作用,在陰極產(chǎn)生大量的過(guò)氧化氫之后,H2O2在紫外光的照射下產(chǎn)生兩分子的·OH,然后·OH與有機(jī)物作用使其分解。其反應(yīng)如下:H2O2→22HO→HOO+H22 HOO+·OH→HOO·+OH2HOO·→H2O2+O22·OH→H2O2HOO·+·OH→ RH+·OH→ ［22］TiO2/Ti膜電極設(shè)計(jì)三維電極電助光催化降解反應(yīng)裝置。在降解雙酚A的研究中，結(jié)果表明反應(yīng)120分鐘后，降解率可以達(dá)到100%。由此極板材生一定漏電流的同時(shí),也可能形成的氯代化合物,從而產(chǎn)生二次污染。故良好高的催化活性,即能夠?qū)崿F(xiàn)所需要的催化活性,高的析氧、析氯過(guò)電位,即能夠防止副反應(yīng)(析氧、析氯)的大量產(chǎn)生。致較快地被污染而失活［21］勢(shì)，故在三維電極的應(yīng)用中，DSA電極成為較好的選擇。該電極的基體為鈦，表面鍍有金屬氧化物膜，通過(guò)改變金屬氧化物膜的組成和方法可以改變DSA電極的反應(yīng)性質(zhì)。極粒子電極的最佳材料選擇?；钚蕴康姆诸愐?jiàn)表1.4.1。1.4.1活性炭分名 分 應(yīng)原料來(lái) 煤質(zhì)活性炭，木質(zhì)活性炭，礦物質(zhì)原料碳，果殼碳和骨 孔容大 大孔型活性炭，細(xì)孔型活性制造方法物理法炭，化學(xué)法炭，物理-外觀形狀粉狀活性炭，柱狀活性炭，球形活性炭及不定型活性炭 S、N、H、O等?；钚蕴康慕Y(jié)構(gòu)主要是晶直徑介于2.0nm與50nm之間的孔稱為中孔或者又稱為過(guò)渡孔,而直徑小于,活性炭的表面官能團(tuán)可分為三組:面官能團(tuán)通常是指:羧基、熒光內(nèi)酯基、酚羥基、羧酸基苷基、正內(nèi)酯基等。酸性基團(tuán)使活性炭具有極性性質(zhì),,而這些基團(tuán)減少了活性炭的疏水性,使活性炭更［241.4.2所示圖1.4.2活性炭表面可能存在的各種氛圍的構(gòu)造,使其成為特定吸附過(guò)的活性點(diǎn),從而可以控制親水或疏水性能及徑，CODcr去除效果也不同。其原因是粉狀活性炭的粒徑太小，通透性差，阻力大，并且容易使粒子電極堵塞。其結(jié)果如表1.4.3所示。1mm3mm表1.4.3粒子電極粒徑不同時(shí)三維電極處理水樣結(jié)研究?jī)?nèi)實(shí)驗(yàn)儀

2-1實(shí)驗(yàn)主要儀儀器名 儀器型 生產(chǎn)廠 722S可見(jiàn)分光光度常州國(guó)宇儀器制造DHG-HH-3ACO-實(shí)驗(yàn)試2-2主要實(shí)驗(yàn)試 氯化銨 國(guó)藥化學(xué)試劑 國(guó)藥化學(xué)試劑 國(guó)藥化學(xué)試劑 國(guó)藥化學(xué)試劑 3水樣的測(cè)定-方法原水樣測(cè)1.0mL1.5mL納氏試劑，混勻。放置10min后，同校準(zhǔn)曲線步驟測(cè)量吸光度。計(jì)量（mg。去除率

C0Cd（mg，CD酒石酸鉀鈉溶液100mL時(shí)，取出置于室溫下冷卻，最后在100mL容量瓶中定容至100mL氨使用溶液的1.146g100℃干燥過(guò)的氯化銨(NH4Cl)1000mL容量瓶中，用無(wú)氨水稀釋至標(biāo)線。此溶液每毫升含0.30mg氨氮。溶液每毫升含0.012mg氨氮。0、1.00、3.00、5.00、7.0010.0mL50mL比色管中加水1.0mL1.5mL10min后，在波長(zhǎng)420nm處，用光程20mm比色皿，以水為參比，測(cè)量吸光度。氨氮含量（mg）對(duì)校正吸光度的校準(zhǔn)曲線。如圖2-5-2所示為校準(zhǔn)曲線。吸光吸光 氨氮含量2-5-2氨氮校準(zhǔn)曲由圖可得，標(biāo)準(zhǔn)曲線的方程為：y=2.6659x+0.00442-1所示，三維電極裝置組裝過(guò)程如下：首先稱取等量活性炭/玻璃珠混合物，分別放入1000mL燒杯中。將陽(yáng)極和陰極電極板活性將曝氣頭埋入混合介質(zhì)中。具體實(shí)驗(yàn)裝置如圖2.6所示：2.6三維電極反應(yīng)器1、直流穩(wěn)壓電 2、電解槽3、陰 4、陽(yáng)20V300mg/L，不添加電解質(zhì)，300mg/L氨溶液進(jìn)行吸附，達(dá)三維電二三維電二維電20min40min60min80min100min時(shí)氨氮去除圖3.1二維電極和三維電極中氨氮的去除15.7%，而三維電極對(duì)氨氮的去除率可達(dá)到22.6%。尤其六十分鐘，三維電20V300mg/L，不曝氣。分別添加不同濃度（0、0.1、0.150.2mol/L）的硫酸鈉（Na2SO4）介質(zhì)，研究氨氮的100min空氨氮100min空氨氮3.2由圖3.2可知，隨著電解質(zhì)濃度的提高，氨氮的去除率逐漸升高，在濃度為0.15mol/L時(shí)，去除率可達(dá)到53.9%。但是當(dāng)導(dǎo)電介質(zhì)Na2SO4的濃度超過(guò)0.15mol/L后，氨氮的去除率明顯降低。其原因可能是導(dǎo)電介質(zhì)擴(kuò)散-遷移機(jī)理導(dǎo)導(dǎo)致離子擴(kuò)散效應(yīng)將隨著離子濃度的增大而變小，溶液的傳質(zhì)條件。同時(shí)Na2SO4濃度的增大會(huì)導(dǎo)致SO42-過(guò)多地在陽(yáng)極表面而影響羥基基的產(chǎn)生，降低氨氮的去除率［15］由此確定本次實(shí)驗(yàn)的最佳導(dǎo)電介質(zhì)濃度 實(shí)驗(yàn)初始條件如下：氨溶液濃度300mg/L，電解質(zhì)Na2SO4濃度0.15mol/L，電解時(shí)間2小時(shí)，不曝氣。改變電源的電壓分別為5V、10V、15V、20V、25V，時(shí)時(shí)氨氮去除圖3.3不解電壓下氨氮的去除3基20V作為電解曝氣的實(shí)驗(yàn)初始條件為：電解電壓20V，導(dǎo)電介質(zhì)Na2SO4濃度0.15mol/L，電解時(shí)間2小時(shí)，改變曝氣充氧條件，研究氨氮的去除效果。曝氣對(duì)電解過(guò)程氨氮的去除效果的影響如圖3.4所示。曝曝時(shí)圖3.4曝氣條件下氨氮氯化鈉（NaCl）電解時(shí)2小時(shí)。改變添加不同濃度的NaCl（0.3g/L、0.6g/L、1.0g/L、20g/LNaCl0.15g，0.3g，0.5g1.0g500mL的氨溶液中，其余條件相同，進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)。NaCl濃度對(duì)氨氮去除率的影響如圖3.53.3NaCl濃度的增加，氨氮的去除率逐漸增加，氨氮去-20min20min40min60min80min100min時(shí)3.5NaCl濃度下氨氮的去實(shí)驗(yàn)初始條件為：電解電壓20V，導(dǎo)電介質(zhì)Na2SO4濃度0.15mol/L，NaCl濃度2g/L，配制不同濃度的氨氮溶液，進(jìn)行電解氨氮去除率的效果。分別解于500mL無(wú)氨水中，調(diào)節(jié)好實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行電解。50mg/L100mg/L的溶液，氨氮去除率100%。隨著氨氮濃度的逐漸升高，去除效果逐漸降低。這可能是 80min100min 80min100min本章小-NaClCl300mg/L高濃度模擬氨氮廢水，其最優(yōu)電解條件為：電解電壓實(shí)驗(yàn)結(jié)

二維電極對(duì)安達(dá)你的去除率達(dá)到15.7%。NaCl濃度為2.0g/L，其去除率可達(dá)到84.2%電解過(guò)，導(dǎo)線金屬和銅絲容易受到電解副產(chǎn)物（次氯酸等）根據(jù)M.Paidar等人比較了四種電化學(xué)反應(yīng)器：平板電解反應(yīng)器、流化床展pH，溫度和極板間距的影響，導(dǎo)致對(duì)于實(shí)際應(yīng)參考［1］李璇.循環(huán)電解槽電化學(xué)氧化法處理氨氮廢水的實(shí)驗(yàn)研究［2］，，石中亮.氨氮廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展［J］.化工2007,2（454-［5］，，.氨氮廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展［J］.化學(xué)推進(jìn)劑與2009,7（3：26-［6］.氨氮廢水處理技術(shù)探析［J］.北方環(huán)境，2012，24（4：59-［7］劉，，.吹脫法處理高濃度氨氮廢水［J］.工業(yè)大學(xué)，2008,30（4：56-［8］，李湘中.化學(xué)沉淀法去除滲濾液中的氨氮[J].環(huán)境科學(xué)20(5)：90-2009（6：54-［10］付迎春，，.催化濕式氧化法處理氨氮廢水的研究［J］.煤200