钛基SnO2电极和改性石墨电极的制备及处理焦化废水中挥发酚的应用研究

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我国水资源呈现利用率低、人均占有量低、时间与空间分配不均的特点。同时,以工业污染为主要诱因的水资源污染现象严重。焦化废水作为常见的一种工业废水,主要来源于粗苯、焦油等精制、煤冷却及煤干馏煤气净化等主要生产环节。焦化废水成分复杂、污染物浓度高并且有毒害性,因此成为近年来已工业废水处理的重点与难点。焦化废水的主要处理方法包括吸附、微生物降解、电化学氧化三类。吸附法由于成本较高、难以回收利用等原因无法成为处理焦化废水的最佳方法。但可以利用焦炭等低成本吸附剂对COD较高的焦化废水进行预处理,以初步降低焦化废的COD。微生物处理缺点在于难以控制反应条件以致反应不稳定。电化学氧化法中,电极表面产生羟基自由基进而发生氧化还原反应,可以将部分无机及有机污染物转化为无毒害的物质。电化学氧化法处理有机及无机废水效果明显。实验以钛基体为阳极,采用高温热氧化法制备金属氧化物阳极SnO2,同时掺杂金属锌离子增强电极电活性。以石墨为阴极,将多壁碳纳米管利用化学沉积法对阴极进行修饰。电极规格为40mm60mm20mm。对制备电极进行电镜扫描,分析电极表面特性。利用改性电极对配制的苯酚模拟废水进行电催化氧化反应;利用焦炭对焦化废水进行吸附预处理以降低COD,预处理后进行电催化氧化。改变电极间距、电流强度、初始PH值、电解质浓度、电催化氧化时间五项反应条件。用重铬酸钾法测定各反应前后的COD值,利用4-氨基安替比林直接光度法测定苯酚浓度。对比掺杂Zn离子的钛基SnO2电极与碳纳米管修饰的石墨电极对于模拟苯酚废水以及焦化废水中苯酚和COD的去除效率。应用改性电极处理焦化废水,苯酚与COD的去除效率略低于模拟废水,电解质浓度对于降解效率的影响不明显,而其余的反应条件,PH、电极间距、电催化氧化时间、电流强度对于电催化氧化反应影响较为明显,且与模拟废水处理效率基本一致。在pH=7,电极间距D=1cm,电流强度I=1A,反应时间达10h时,改性电极对于焦化废水中苯酚的去除率达到94%,COD去除率达到95.32%去除效果明显。对比未修饰石墨电极与碳纳米管修饰石墨电极对于焦化废水的处理效率,相同条件下,改性电极对于焦化废水中苯酚与COD的去除效率高于未修饰的石墨电极。
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