【摘 要】
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电/臭氧技术是一种利用电场催化臭氧高效产生羟基自由基的高级氧化技术,能够利用电场作用直接或者间接催化臭氧产生羟基自由基,同时电场作用于水中的离子或分子产生氧化剂如活性氯、过硫酸盐、过氧化氢等,具有高效、便捷、无二次污染的突出优势,在难降降解废水处理、饮用水消毒、水体污染物控制等方面具有很好的应用前景。高效的电化学反应器的设计和开发是对于电/臭氧技术的实现是必不可少。穿透式的流行方式被认为是最流体与
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电/臭氧技术是一种利用电场催化臭氧高效产生羟基自由基的高级氧化技术,能够利用电场作用直接或者间接催化臭氧产生羟基自由基,同时电场作用于水中的离子或分子产生氧化剂如活性氯、过硫酸盐、过氧化氢等,具有高效、便捷、无二次污染的突出优势,在难降降解废水处理、饮用水消毒、水体污染物控制等方面具有很好的应用前景。高效的电化学反应器的设计和开发是对于电/臭氧技术的实现是必不可少。穿透式的流行方式被认为是最流体与电极之间传质效果最好的流行方式之一。为此,设计了一种具有穿透式过滤特征的卷式电催化臭氧反应器,卷式的电极结构增大了单位体积内的电极面积,电极间距仅3 mm,提高了反应器单位体积的处理能力,同时采用了具有催化能力和透水能力的活性炭纤维作为阴极材料。在反应过程中,流体穿透电极材料与电极充分接触,阴极活性炭纤维能够吸附富集有机物使其得到更好的降解,而电/臭氧技术激发产生的羟基自由基和氧化剂能够降解活性炭纤维表面的有机物,同时电场的存在可以保护活性炭纤维,延长其使用寿命。电极材料选择是电化学反应器设计的重要方面,关系到反应器的设备成本和运行效率,合适的电极材料能够提高电化学反应器的运行效率,降低反应器的能耗。阳极作为电化学体系中失电子的电极,其耐腐蚀性和稳定性一直是电化学工业关注的难点。因此,卷式电催化臭氧反应器的研究内容主要包括四个部分:电极材料优选、卷式电催化臭氧反应器耦合作用对比、卷式电催化臭氧反应器的运行参数优化以及卷式电催化臭氧反应器处理实际废水的效果。对比钛镀钌铱、石墨、铅、钛、蒙乃尔等几种阳极的应用效果发现,钛镀钌铱阳极和蒙乃尔阳极具有很好的导电性和稳定性,在保证卷式电催化臭氧反应器的稳定运行且实现较好的降解效果的同时,能够有效降低槽电压,降低反应器的能耗。对比碳布、碳毡和活性炭纤维几种阴极材料的电/臭氧体系中的应用效果显示,活性炭纤维具有较好的催化活性,是非常合适的阴极材料选择。对比了采用钛镀钌铱和蒙乃尔两种阳极体系的单独电氧化、臭氧氧化、电催化臭氧氧化等工艺的运行效果,发现卷式电催化臭氧反应器能够实现耦合作用,具有高效的氧化效率。且卷式电催化臭氧反应器中的产生过氧化氢的速度是普通两片式电解池装置的5倍。在卷式电催化臭氧反应器中,电流、臭氧投加量以及循环流量是影响反应器运行效率的关键参数。随着电流的增大、臭氧投量的增大,反应器的降解速度随之增大。其中最佳的电流是1.5 A,最佳臭氧投加量是0.7 L/min。卷式电催化臭氧反应器在降解实际废水表现高效的降解效率。对油漆废水、农药废水以及乙腈模拟废水的单位有机物降解能耗分别为0.014 KW.h/g COD、0.1KW.h/g COD、0.15 KW.h/g COD.
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