超重力电解预处理含酚废水的基础研究

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含酚废水由于其高危害性、普遍存在性及难降解性而受到人们的广泛关注。对于含酚废水的治理方法,本文在综合对比筛选了各个方法后选择了电化学氧化法来处理含酚废水。该法在反应过程中会形成高阻抗而使得超电势增加,造成实际所需电压增大,致使该方法能耗高、成本高。不过,阻抗可以通过强化传质来降低,因此近年来,寻求一种能够在电解过程中强化传质从而降低阻抗,最终降低能耗的新方法成为科学研究者们不断追求的热点。将超重力技术应用于电解成为这一领域的新方向。在综述了国内外关于超重力电化学的研究现状后,本文进行了相关理论分析,提出了用超重力电解来预处理含酚废水的新方法,并做了一系列探索性实验。  本文以苯酚去除率为技术指标,对比了不锈钢和钛板做电极材料时,在常规条件下处理含酚废水的效果,并以此来选择电极材料。实验过程中所用的苯酚废水浓度为1000mg/L,废水量为100mL,电压为20V,电解时间为45min。实验所得结论为:选取钛板为阳极,不锈钢板为阴极。  选定电极材料后,为指导后续超重力电解预含酚废水的实验,本文先考察了常规重力场中电解含酚废水的各个因素对苯酚去除率的影响,其影响强弱的顺序是电流>电压>电解时间>苯酚浓度,最佳操作参数为:电解时间为90min,电压为20V,电流为1.5A,苯酚浓度为1000mg/L,此时苯酚去除率为23.82%。  为降低能耗,本文设计研发了超重力电解预处理含酚废水的工艺流程,并针对该流程设计了正交实验,考察了超重力因子β、电压、电解时间、电流、苯酚初始浓度、液体流量对超重力电解预处理含酚废水的效果的影响,得出超重力电解预含酚废水的最佳实验条件为:频率为10Hz,电压为12V,电流为3A,电解时间为40min,苯酚含量为1000mg/L,液体流量为80L/h,此时处理量为6L废水,此时苯酚去除率为48.32%;各个因素的影响程度大小为频率>电解时间>苯酚含量>电流>液体流量>电压。在最佳操作参数下,生化系数BOD/COD为0.41,达0.3以上,可用生化法直接处理废水使其达标。  在上述实验基础上,本文对比了常规重力条件下和超重力条件下分别处理含酚废水的实验结果,结果表明,应用超重力技术,处理时间缩短了55%;苯酚去除率提高了51.5%;水处理成本可节约9.1%。因此,对于含酚废水的预处理工艺,超重力技术的应用可以达到节能降耗的目的。
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