脈沖電催化氧化處理染料廢水研究.pdf

1、電催化氧化法是一種高級(jí)電化學(xué)氧化技術(shù),其主要利用具有催化性能的金屬氧化物電極,產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的羥基自由基或其它自由基來(lái)氧化水中污染物,使其完全氧化分解為CO2和H2O,以達(dá)到去除廢水中的有機(jī)物的目的。近些年來(lái),電催化氧化法在處理難降解有機(jī)廢水的方面引起了廣泛關(guān)注。脈沖電解技術(shù)在節(jié)能和電極損耗方面有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。目前有關(guān)脈沖電解技術(shù)與電催化氧化技術(shù)相結(jié)合處理染料廢水的報(bào)道頗少。本文提出構(gòu)建脈沖電催化氧化體系,系統(tǒng)地考察了脈沖電催化氧化體

2、系對(duì)酸性靛藍(lán)染料模擬廢水進(jìn)行了降解處理;分析了酸性靛藍(lán)在該體系中的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和礦化效果;研究了酸性靛藍(lán)在該體系的降解途徑和反應(yīng)機(jī)理;對(duì)比該體系對(duì)不同染料的去除效率,考察了染料物化性質(zhì)對(duì)處理效果的影響。論文取得了主要結(jié)論如下:
　　(1)采用脈沖電催化氧化體系對(duì)酸性靛藍(lán)溶液進(jìn)行處理過(guò)程中,溶液初始濃度、電解質(zhì)濃度、施加電壓、脈沖頻率等因素對(duì)其脫色效果均有一定影響,在反應(yīng)過(guò)程中脫色率均能較好地符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律。建立了總反應(yīng)的動(dòng)力

3、學(xué)模型,影響反應(yīng)速率常數(shù)由強(qiáng)到弱依次為電解質(zhì)濃度>施加電壓>脈沖頻率>反應(yīng)物初始濃度。
　　(2)pH值、酸性靛藍(lán)初始濃度、電解質(zhì)濃度、施加電壓、脈沖頻率和占空比對(duì)酸性靛藍(lán)的礦化效果有一定的影響。得到最佳反應(yīng)條件為:pH值為3,酸性靛藍(lán)初始濃度為220mg/L,電解質(zhì)NaCl濃度1.5g/L,施加電壓15V,脈沖頻率為4kHz,占空比為0.4。在最佳反應(yīng)條件下處理180min,TOC去除率率為31.2％,廢水的可生化性明顯提高,單

4、位處理TOC能耗為159kwh/kgTOC,電流效率為15.3%。
　　(3)酸性靛藍(lán)分子在脈沖電催化氧化的礦化過(guò)程是先通過(guò)酸性靛藍(lán)分子中的C=C雙鍵斷裂,使水溶液脫色;隨后將里面C-N鍵和C-S鍵進(jìn)一步氧化為簡(jiǎn)單的苯環(huán)芳香化合物;芳香化合物的苯環(huán)進(jìn)一步被氧化打開(kāi),形成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的脂肪酸類物質(zhì),直到最后徹底礦化為CO2、H2O、NH4+和NO3-。
　　(4)在脈沖電催化氧化體系對(duì)有機(jī)物去除是有羥基自由基和活性氯兩種氧化機(jī)理共

5、同作用的過(guò)程。反應(yīng)180min后,TOC去除率為47.1%,其中為?OH自由基氧化TOC去除率為13.8%,以活性氯氧化TOC所占的比例為33.3%。該反應(yīng)體系中對(duì)有機(jī)物的去除過(guò)程以活性氯氧化機(jī)理為主。
　　(5)分析了脈沖電催化氧化體系對(duì)15種染料的處理效果,染料的骨架結(jié)構(gòu)、磺酸基個(gè)數(shù)、芳香環(huán)、偶氮雙鍵個(gè)數(shù)以及變極異構(gòu)現(xiàn)象等因素對(duì)處理效果有一定影響。偶氮染料的分子結(jié)構(gòu)中分子量與磺酸基個(gè)數(shù)比值、無(wú)機(jī)性與有機(jī)性比值以及偶氮雙鍵數(shù)目與