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作为两种新型的废水处理技术,芬顿氧化技术与电催化氧化技术处理有机物比较彻底。本课题研究的主要内容是将芬顿氧化技术与电催化氧化技术进行同步耦合,探索芬顿氧化-电催化氧化过程中各降解体系之间的相互协同作用,以及影响芬顿氧化-电催化氧化降解处理乳化液废水效果的影响因素并进行机理分析。通过本课题的研究,为乳化液废水处理提供一些实际的参考。
首先本研究课题利用试验比较芬顿氧化体系、电催化氧化体系、芬顿-电催化氧化协同体系对乳化液废水降解氧化处理的效果,结论如下:相较单一的芬顿氧化反应、电催化氧化反应,将两种高级氧化技术耦合而成的芬顿-电催化氧化体系,对乳化液废水的处理效果不仅有很大的提升,而且大大降低了芬顿试剂的投加量,在根本上降低了处理乳化液废水的成本。
接下来通过正交试验法研究试剂投加量、电极极板两端负载电压、乳化液废水的初始pH值、试验反应时间等因素对芬顿-电催化氧化协同体系降解有机污染物的影响程度,正交试验结果显示:对于两个指标乳化液废水的CODCr去除率与反应后B/C,其各影响因素的主次顺序均为:试剂用量([H2O2]/[Fe2+])→电极负载电压→初始pH值→反应时间;而较佳的协同体系反应条件为:试剂用量[H2O2]/[Fe2+]=3,电极负载电压=50V,初始pH值为4.0,反应时间为80min。
另外,单因素试验法研究试剂投加量、电极极板两端负载电压、乳化液废水的初始pH值、试验反应时间等因素对芬顿-电催化氧化协同体系降解有机污染物的影响结果表明:①试剂投加量[H2O2]/[Fe2+]的比值过大或过小都会影响制约芬顿-电催化氧化协同体系的降解反应;②废水的CODCr去除率与反应后B/C都随着电极两端负载电压的增加而增长相对较快,但是电极两端负载电压超过40V后,废水的CODCr去除率增长速率出现减缓,负载电压超过30V后,反应后的B/C增长速率变得缓慢;③废水的初始pH较高或者较低都能够对芬顿-电催化氧化处理乳化液废水的效果造成不利影响,废水的初始pH值为4时,处理效果最佳;④废水的CODCr去除率与反应后B/C都随着体系反应时间的进行而不断提高,但反应时间进行60min后,废水的CODCr去除率增加缓慢,处理后的废水B/C在体系反应40min后,增长速率开始变得较为缓慢。
最后深入探究协同体系反应过程中铁离子、过氧化氢、羟基自由基等物质含量的变化规律,试验结果发现:①二价铁离子含量在协同反应体系过程开始时有少量的转化,而后二价铁离子的含量几乎保持不变;②协同体系反应开始时,H2O2的含量都在短时间内迅速降低,到反应至60-80min后,反应体系中的H2O2含量几乎消耗完全;③协同体系反应开始时,羟基自由基含量都短时间内迅速增加,后不断减少直至达到少量的平衡,一定程度上随着试剂投加量[H2O2]/[Fe2+]的增加,羟基自由基产生的速率变得更高,同时[H2O2]/[Fe2+]比值过高,则对羟基自由基的产生作用不大。
首先本研究课题利用试验比较芬顿氧化体系、电催化氧化体系、芬顿-电催化氧化协同体系对乳化液废水降解氧化处理的效果,结论如下:相较单一的芬顿氧化反应、电催化氧化反应,将两种高级氧化技术耦合而成的芬顿-电催化氧化体系,对乳化液废水的处理效果不仅有很大的提升,而且大大降低了芬顿试剂的投加量,在根本上降低了处理乳化液废水的成本。
接下来通过正交试验法研究试剂投加量、电极极板两端负载电压、乳化液废水的初始pH值、试验反应时间等因素对芬顿-电催化氧化协同体系降解有机污染物的影响程度,正交试验结果显示:对于两个指标乳化液废水的CODCr去除率与反应后B/C,其各影响因素的主次顺序均为:试剂用量([H2O2]/[Fe2+])→电极负载电压→初始pH值→反应时间;而较佳的协同体系反应条件为:试剂用量[H2O2]/[Fe2+]=3,电极负载电压=50V,初始pH值为4.0,反应时间为80min。
另外,单因素试验法研究试剂投加量、电极极板两端负载电压、乳化液废水的初始pH值、试验反应时间等因素对芬顿-电催化氧化协同体系降解有机污染物的影响结果表明:①试剂投加量[H2O2]/[Fe2+]的比值过大或过小都会影响制约芬顿-电催化氧化协同体系的降解反应;②废水的CODCr去除率与反应后B/C都随着电极两端负载电压的增加而增长相对较快,但是电极两端负载电压超过40V后,废水的CODCr去除率增长速率出现减缓,负载电压超过30V后,反应后的B/C增长速率变得缓慢;③废水的初始pH较高或者较低都能够对芬顿-电催化氧化处理乳化液废水的效果造成不利影响,废水的初始pH值为4时,处理效果最佳;④废水的CODCr去除率与反应后B/C都随着体系反应时间的进行而不断提高,但反应时间进行60min后,废水的CODCr去除率增加缓慢,处理后的废水B/C在体系反应40min后,增长速率开始变得较为缓慢。
最后深入探究协同体系反应过程中铁离子、过氧化氢、羟基自由基等物质含量的变化规律,试验结果发现:①二价铁离子含量在协同反应体系过程开始时有少量的转化,而后二价铁离子的含量几乎保持不变;②协同体系反应开始时,H2O2的含量都在短时间内迅速降低,到反应至60-80min后,反应体系中的H2O2含量几乎消耗完全;③协同体系反应开始时,羟基自由基含量都短时间内迅速增加,后不断减少直至达到少量的平衡,一定程度上随着试剂投加量[H2O2]/[Fe2+]的增加,羟基自由基产生的速率变得更高,同时[H2O2]/[Fe2+]比值过高,则对羟基自由基的产生作用不大。