活性炭纤维阴极增强电/Fe 3+ /过硫酸盐体系（EFP-ACF）去除水中卡马西平的研究
发布时间：2021-01-20 11:24
随着我国医药产业的快速发展,水污染问题日益严重,难降解有机药物废水的处理已成为水污染治理的重点和难点。基于过硫酸盐的高级氧化技术（Advanced oxidation processes,AOPs）由于其氧化能力强、对目标污染物处理效率高、反应条件温和、价格低廉、适用范围广等优点成为一种极具应用前景的水处理技术。本文以持久性较强,普通生物法难以去除的有机药物卡马西平（CBZ）为目标污染物,探讨了阴极活性炭纤维增强电/三价铁/过硫酸盐体系对CBZ降解的可行性,系统地研究和分析了各实验因素对降解效果的影响,并探究了该体系的作用机理。通过对比实验结果分析可知,与活性炭纤维单独吸附（ACF）、三价铁/过硫酸盐体系(Fe3+/PDS)、电/过硫酸盐体系（E/PDS）、电/三价铁/过硫酸盐体系(E/Fe3+/PDS)、电/活性炭纤维/过硫酸盐体系（E/ACF/PDS）相比,阴极活性炭纤维增强电/三价铁/过硫酸盐体系（EFP-ACF）对CBZ的降解率、矿化率和拟一级动力学反应速率常数均远高于其它几种处理工艺,并产生了明显的耦合效果。影响因素研究表明,阴极活...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CBZ结构式和原子结构图
光催化技术、超声/O3技术、超声-Fenton 技术、超声/湿式氧化技术等。Naddeo 等[41]在研究单独超声波辐射降解污水厂中的以 CBZ 为代表的有机药物时，通过改变能量密度（25~100 W·L-1）、初始溶液的 pH 值(3~11)、初始底物浓度（2.5~10 mg·L-1）和空气喷射条件，研究超声波辐射降解 CBZ。实验结果发现，在其他因素条件一定情况下，增强能量密度能显著提高水中 CBZ 的降解效率，且降解过程符合拟一级反应动力学模型。③电化学氧化电化学氧化法是石墨、铂（Pt）、二氧化钛（TiO2）、二氧化铱（IrO2）、几种钛合金以及含硼金刚石(BDD)等电极在电流作用下产生强氧化物质，从而来降解废水中污染物的化学过程[42]。电化学氧化法根据氧化机理不同可分为直接氧化和间接氧化，反应机理如图 1.2 所示[43]。直接氧化法的氧化反应一般发生在电极表面，污水中的污染物被阳极的高电势所降解，在反应过程中污染物电极通过电子传递发生反应。间接氧化主要通过阴极表面电还原产生活性物质，目标污染物被扩散至反应溶液中活性物质氧化。
2.2.3 实验装置与步骤活性炭纤维电极增强电+三价铁+过硫酸盐(EFP-ACF)耦合体系实验是在圆柱形有机玻璃反应器中进行，实验装置如图 2.1 所示，反应器高度为 14 cm，圆柱内径为 9 cm。实验中阳极为钛镀铂电极，其长×宽×厚度为 50 mm×35 mm×1 mm，阴极为活性炭纤维材料（用钛丝将活性炭纤维缠绕固定在钛镀铂片上制成），活性炭纤维电极的长宽尺寸与钛镀铂电极相同。实验反应过程中，阴极和阳极保持 2 cm间距，活性炭纤维电极与水溶液有效接触面积为 40 mm×35 mm。当利用 EFP-ACF体系降解 CBZ 时，取一定量 CBZ 溶液和电解质溶液加入到 500 ml 容量瓶中，定容后加入反应器，此时 CBZ 浓度为 10 mg·L-1，通过恒温水浴装置将反应器周围调节至目标温度，开启磁力搅拌装置，调节转速为 800 r/min，然后利用硫酸和氢氧化钠调节溶液的初始 pH 值，pH 达到要求且稳定后，投入一定量的过硫酸钠和硫酸铁，接通直流电源开始实验。反应溶液取样时间一般为 0min，1min，3min，5min，10min，15min，20min，25min，30min，取样 1 mL，并加入 100 μL（0.05 M）甲醇淬灭。在无特殊说明的的情况下，初始溶液 pH 值为 3，过硫酸钠浓度为 2 mM，硫酸铁浓度为 0.5 mM，电解质硫酸钠浓度为 50 mM，电流密度为 7.14 mA/cm2。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电化学协同过硫酸盐处理有机废水的研究进展[J]. 吴娜娜,钱虹,王宇思,王丽辉. 建筑与预算. 2017(09)
[2]活化过硫酸盐高级氧化技术的研究进展及工程应用[J]. 李社锋,王文坦,邵雁,陶玲,郭华军,徐秀英,宋自新. 环境工程. 2016(09)
[3]水中PPCPs的污染现状及其控制技术研究进展[J]. 王樱凝,崔迪,庞长泷,李昂,马放. 中国给水排水. 2015(24)
[4]热活化过硫酸盐降解水中卡马西平[J]. 邓靖,冯善方,马晓雁,邵益生,高乃云,李军. 化工学报. 2015(01)
[5]二价铁活化过硫酸盐去除水中苯胺[J]. 常影,姜宁,雷抗,孙艳丰,周睿. 世界地质. 2014(03)
[6]紫外激活过硫酸盐降解水中卡马西平研究[J]. 高乃云,胡栩豪,邓靖,陈义春. 华中科技大学学报(自然科学版). 2013(12)
[7]UV/H2O2工艺对水中典型药物卡马西平的光化学降解研究[J]. 邓靖,邵益生,高乃云,周石庆,谈超群,胡栩豪. 中南大学学报(自然科学版). 2013(09)
[8]TiO2/AC光催化剂对卡马西平的降解特性[J]. 陈卫,赵磊,许航,杨金虎. 土木建筑与环境工程. 2012(05)
[9]UV/H2O2法对印染废水生化出水中不同种类有机物的去除效果[J]. 李新,刘勇弟,孙贤波,徐宏勇,钱飞跃,李欣珏,李暮. 环境科学. 2012(08)
[10]高级氧化技术在水处理中的研究进展[J]. 江传春,肖蓉蓉,杨平. 水处理技术. 2011(07)
硕士论文
[1]硫酸根自由基的定量分析技术及在高级氧化工艺中的应用[D]. 郭忠凯.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：2988956
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CBZ结构式和原子结构图
光催化技术、超声/O3技术、超声-Fenton 技术、超声/湿式氧化技术等。Naddeo 等[41]在研究单独超声波辐射降解污水厂中的以 CBZ 为代表的有机药物时，通过改变能量密度（25~100 W·L-1）、初始溶液的 pH 值(3~11)、初始底物浓度（2.5~10 mg·L-1）和空气喷射条件，研究超声波辐射降解 CBZ。实验结果发现，在其他因素条件一定情况下，增强能量密度能显著提高水中 CBZ 的降解效率，且降解过程符合拟一级反应动力学模型。③电化学氧化电化学氧化法是石墨、铂（Pt）、二氧化钛（TiO2）、二氧化铱（IrO2）、几种钛合金以及含硼金刚石(BDD)等电极在电流作用下产生强氧化物质，从而来降解废水中污染物的化学过程[42]。电化学氧化法根据氧化机理不同可分为直接氧化和间接氧化，反应机理如图 1.2 所示[43]。直接氧化法的氧化反应一般发生在电极表面，污水中的污染物被阳极的高电势所降解，在反应过程中污染物电极通过电子传递发生反应。间接氧化主要通过阴极表面电还原产生活性物质，目标污染物被扩散至反应溶液中活性物质氧化。
2.2.3 实验装置与步骤活性炭纤维电极增强电+三价铁+过硫酸盐(EFP-ACF)耦合体系实验是在圆柱形有机玻璃反应器中进行，实验装置如图 2.1 所示，反应器高度为 14 cm，圆柱内径为 9 cm。实验中阳极为钛镀铂电极，其长×宽×厚度为 50 mm×35 mm×1 mm，阴极为活性炭纤维材料（用钛丝将活性炭纤维缠绕固定在钛镀铂片上制成），活性炭纤维电极的长宽尺寸与钛镀铂电极相同。实验反应过程中，阴极和阳极保持 2 cm间距，活性炭纤维电极与水溶液有效接触面积为 40 mm×35 mm。当利用 EFP-ACF体系降解 CBZ 时，取一定量 CBZ 溶液和电解质溶液加入到 500 ml 容量瓶中，定容后加入反应器，此时 CBZ 浓度为 10 mg·L-1，通过恒温水浴装置将反应器周围调节至目标温度，开启磁力搅拌装置，调节转速为 800 r/min，然后利用硫酸和氢氧化钠调节溶液的初始 pH 值，pH 达到要求且稳定后，投入一定量的过硫酸钠和硫酸铁，接通直流电源开始实验。反应溶液取样时间一般为 0min，1min，3min，5min，10min，15min，20min，25min，30min，取样 1 mL，并加入 100 μL（0.05 M）甲醇淬灭。在无特殊说明的的情况下，初始溶液 pH 值为 3，过硫酸钠浓度为 2 mM，硫酸铁浓度为 0.5 mM，电解质硫酸钠浓度为 50 mM，电流密度为 7.14 mA/cm2。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电化学协同过硫酸盐处理有机废水的研究进展[J]. 吴娜娜,钱虹,王宇思,王丽辉. 建筑与预算. 2017(09)
[2]活化过硫酸盐高级氧化技术的研究进展及工程应用[J]. 李社锋,王文坦,邵雁,陶玲,郭华军,徐秀英,宋自新. 环境工程. 2016(09)
[3]水中PPCPs的污染现状及其控制技术研究进展[J]. 王樱凝,崔迪,庞长泷,李昂,马放. 中国给水排水. 2015(24)
[4]热活化过硫酸盐降解水中卡马西平[J]. 邓靖,冯善方,马晓雁,邵益生,高乃云,李军. 化工学报. 2015(01)
[5]二价铁活化过硫酸盐去除水中苯胺[J]. 常影,姜宁,雷抗,孙艳丰,周睿. 世界地质. 2014(03)
[6]紫外激活过硫酸盐降解水中卡马西平研究[J]. 高乃云,胡栩豪,邓靖,陈义春. 华中科技大学学报(自然科学版). 2013(12)
[7]UV/H2O2工艺对水中典型药物卡马西平的光化学降解研究[J]. 邓靖,邵益生,高乃云,周石庆,谈超群,胡栩豪. 中南大学学报(自然科学版). 2013(09)
[8]TiO2/AC光催化剂对卡马西平的降解特性[J]. 陈卫,赵磊,许航,杨金虎. 土木建筑与环境工程. 2012(05)
[9]UV/H2O2法对印染废水生化出水中不同种类有机物的去除效果[J]. 李新,刘勇弟,孙贤波,徐宏勇,钱飞跃,李欣珏,李暮. 环境科学. 2012(08)
[10]高级氧化技术在水处理中的研究进展[J]. 江传春,肖蓉蓉,杨平. 水处理技术. 2011(07)
硕士论文
[1]硫酸根自由基的定量分析技术及在高级氧化工艺中的应用[D]. 郭忠凯.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：2988956
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