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苯酚废水是一种典型的难生物降解类废水,而且来源广、毒性大,其有效处理一直是高级氧化技术研究的热点。三维电极技术相较于其他高级氧化技术具有高效、环保和操作简单等优点因而被广泛应用于废水处理领域。本课题以模拟苯酚废水为研究对象,设计圆筒状单极性固定床三维电极反应器,研究泡沫镍粒子作为粒子电极对苯酚废水的降解效果。对比单脉冲供电方式和直流供电方式对三维电极反应器降解苯酚效果的影响,并对二维电极反应器(2D)、直流三维电极反应器(DC-3D)和单脉冲三维反应器(PC-3D)进行能耗分析。 对比了二维电极法与三维电极法降解苯酚废水的效果。传统的二维电极法对苯酚降解的效果有限,其废水COD(化学需氧量)的降解率仅为29.4%,苯酚的去除率30.3%,而采用三维电极法降解苯酚废水,废水的COD降解率和苯酚的去除率都在70%以上。在二维电极反应器中苯酚是一个不完全降解过程,而在泡沫镍粒子三维电极反应器中,苯酚降解较为彻底。 研究了三维粒子电极电催化降解苯酚的影响因素。采用单因素实验考察电解时间、废水初始pH值和电解电流等因素对苯酚废水降解效果的影响。确定其最佳的工艺条件为:电解电流强度0.6A,废水初始pH6.12(即不做调整的原废水pH值),电解时间2h,支持电解质无水硫酸钠投加量2.0g。另外,采用脉冲电源三维电极反应器降解苯酚废水,在周期T=65535μs,占空比为0.7时,苯酚废水的降解效果最好。 通过反应动力学的研究,得到三维电极反应器降解苯酚废水COD的反应动力学为二级反应和准一级反应综合表现的结果。 文中分别对二维电极反应、直流电源三维电极反应器和单脉冲电源三维电极反应器进行了能耗分析,并对比得到:在相同COD降解率?下,W2D>>WDC-3D>WPC-3D。当降解率?大于50%时,直流电源三维电极反应器与二维电极反应器相比,节省电能达到80%以上,而单脉冲电源反应器所需能耗要一直低于直流电源反应器,平均能节省35%左右的电能。单位电量的COD降解量YQ能有效的衡量出各个反应器的电能效率,结果显示:电脉冲三维电极反应器的YQ最大,其电能效率明显要高于直流三维电极反应器和二维电极反应器。