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電化學氧化技術,其主要利用具有催化性能的金屬氧化物電極,產(chǎn)生具有強氧化能力的羥基自由基或其它自由基來氧化水中污染物,使其完全氧化分解為CO2和H2O,以達到去除廢水中的有機物的目的。近些年來,電催化氧化法在處理難降解有機廢水的方面引起了廣泛關注。脈沖電解技術在節(jié)能和電極損耗方面有較強的優(yōu)勢。目前有關脈沖電解技術與電催化氧化技術相結(jié)合處理染料廢水的報道頗少。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、系對酸性靛藍染料模擬廢水進行了降解處理;分析了酸性靛藍在該體系中的反應動力學和礦化效果;研究了酸性靛藍在該體系的降解途徑和反應機理;對比該體系對不同染料的去除效率,考察了染料物化性質(zhì)對處理效果的影響。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酸性靛藍溶液進行處理過程中,溶液初始濃度、電解質(zhì)濃度、施加電壓、脈沖頻率等因素對其脫色效果均有一定影響,在反應過程中脫色率均能較好地符合一級反應動力學規(guī)律。建立了總反應的動力

3、學模型,影響反應速率常數(shù)由強到弱依次為電解質(zhì)濃度>施加電壓>脈沖頻率>反應物初始濃度。
　　(2)pH值、酸性靛藍初始濃度、電解質(zhì)濃度、施加電壓、脈沖頻率和占空比對酸性靛藍的礦化效果有一定的影響。得到最佳反應條件為:pH值為3,酸性靛藍初始濃度為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)酸性靛藍分子在脈沖電催化氧化的礦化過程是先通過酸性靛藍分子中的C=C雙鍵斷裂,使水溶液脫色;隨后將里面C-N鍵和C-S鍵進一步氧化為簡單的苯環(huán)芳香化合物;芳香化合物的苯環(huán)進一步被氧化打開,形成結(jié)構(gòu)簡單的脂肪酸類物質(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有機物去除是有羥基自由基和活性氯兩種氧化機理共

5、同作用的過程。反應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%。該反應體系中對有機物的去除過程以活性氯氧化機理為主。
　　(5)分析了脈沖電催化氧化體系對15種染料的處理效果,染料的骨架結(jié)構(gòu)、磺酸基個數(shù)、芳香環(huán)、偶氮雙鍵個數(shù)以及變極異構(gòu)現(xiàn)象等因素對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數(shù)比值、無機性與有機性比值以及偶氮雙鍵數(shù)目與