基于三维电极—电Fenton法处理染料废水的研究

发布时间：2020-06-06 07:47

【摘要】：染料由芳香族化合物、苯胺、酚等为原料经硝化、碘化生产中间体,然后再进行重氮化、偶合及硫化反应合成。由于染料、中间体种类繁杂,导致染料废水的成分与性质各不相同。染料废水色度高,可生化性差,有机污染物含量高,导致染料废水的化学需氧量值(COD)可以达到每升水几万甚至十几万毫克。电Fenton法通过电化学作用在电解液中合成Fenton试剂,以反应时间短,处理效果好等特点而在染料废水的领域广泛应用。三维电极是指具有催化活性、导电性和吸附能力的颗粒材料,在电场作用下,表面产生电势差形成的微电极。本研究以浙江某化工有限公司染料废水为处理对象,分别探究影响二维电极-电Fenton法和三维电极-电Fenton法的参数以及最佳条件,比较二维电极-电Fenton法和三维电极-电Fenton法的去除效能,分析三维电极-电Fenton作用机理。研究发现:采用石墨电极板,在电解时间为2h,电流密度为1.2A/mm~2,极板间距为2.5cm,硫酸亚铁浓度为0.5g/L,pH=2.5,曝气量为2L/min,搅拌速度为1000r/min的条件下,染料废水COD去除率为27.84%。COD去除率影响参数显著性由大到小排序为:pH、硫酸亚铁投加量、电流密度、极板间距。对三维电极-电Fenton电极材料、pH值、电流密度、极板间距、硫酸亚铁投加量和颗粒电极的种类、投加量等影响参数进行研究。结果表明:采用钌铱镀层钛电极为阳极,不锈钢为阴极,粉末活性炭(PAC)为颗粒电极,在pH值为2,电流密度为1 A/mm~2,极板间距为3 cm,硫酸亚铁投加量为0.5 g/L,粉末活性炭投加量为2.0 g/L条件下,染料废水的COD、TOC、色度、氨氮最佳去除率分别为62.8%,41.15%,95%和42.48%,优于二维电极-电Fenton法。体系中各氧化机制占比从高到底排序为:PAC吸附、羟基自由基氧化、次氯酸氧化、极板直接氧化。通过RSM优化分析,三维电极-电Fenton法去除效率的参数的影响程度从大到小排序:PAC投加量、极板间距、pH、电流密度和硫酸亚铁投加量,电流密度与其他影响参数均有交互作用,不锈钢阴极材料限制了体系的去除效能。PAC作为颗粒电极,具有吸附与催化作用。在最佳参数条件下,研究PAC三维电极体系处理效能。结果表明:相比饱和吸附PAC,新PAC作为颗粒电极,染料废水COD去除率提高了18%;当三维电极体系断电一段时间后,新PAC与饱和PAC作为颗粒电极,染料废水COD值均回升了10%,表明电场使PAC吸附效能提高了10%。对PAC颗粒电极进行循环回用实验,随这循环利用次数增多,PAC逐渐达到吸附饱和状态,与饱和PAC作为颗粒电极效果趋于一致。循环7次后,两者基本相同,电场对PAC吸附促进率为2%~3%。
【图文】：

实验装置图,微波消解法,硫酸银,国标法

图 2.2-1 实验装置图Fig 2.2-1 Experimental setup分析方法需氧量 CODcr 测定r 测定常用方法有加热回流法（国标法）和微波消解法。本稀释 10 倍后的原水及处理过后的染料废水进行测定。微准确度高[53]，测量数值范围为 10~1600mg/L，消解个数为表 2.3.1-1。微波消解法具体步骤如下：解法试剂制备和加热回流法（国标法）一致[54]：铬酸钾消解液：取 2h 小时，120℃下，烘干的 A.R 级 K0mL 蒸馏水中，边搅拌边缓慢加入浓硫酸（H2SO4）100HgSO4）作为掩蔽剂，冷却后移入 1000 mL 容量瓶中，化剂：硫酸-硫酸银溶液（Ag2SO4-H2SO4），取 5g 硫酸银

预测数据,符合度,可信性,模型

c 4.1.1-1 预测数据和真实数据稳定和可信性及模型符合 Predicted and real data stability and credibility and mo以看出，，Box-Behnken Design 模型的 P < 0.001有极强显著性，通过图 4.1.1-1(a)、(b)、(c)发现可以使用上述回归方差公式计算数据代替部分真（p 值）中发现，一次项参数和二次项参数中均数 A，B，C，D，E 对去除率的影响不是单纯的较强的相互作用关系，采用该模型进行分析和最量法更加科学合理。，p(A) =0.0015，p(B) =0.0001，p(C)= 0.0004，明电流密度 A，极板间距 B，pH 值 C，PAC 投除率结果影响极为显著（p<0.05，显著；p<0.01中，除了 pH 值和极板间距，PAC 投加量和硫酸，其余的任意两个参数之间交互作用显著，电流
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703

【相似文献】