掺硼金刚石电极电化学氧化有机废水试验研究

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难降解有机废水的处理一直是学者们的研究热点,有机废水(榨菜废水、垃圾渗滤液等)浓度高、毒性强,难生物降解,如若处理不当,将会严重污染水体及其周边环境。有机废水的处理技术通常有物理法、化学法和生物法以及这几种方法的组合法,然而物理法和化学法易引起二次污染;生物法因其经济性较受欢迎,但对难生物降解性有机物去除效果较差。电化氧化法在处理生物难降解有机污染物方面具有处理效果好、无污泥产生、便于管理、无需或添加少量化学药剂、无二次污染等优点,是一种环境友好型高级氧化技术,越来越引起人们的广泛关注。近些年,掺硼金刚石(Boron-doped diamond,以下简称BDD)电极因其优异的物理化学性能倍受关注。本文以BDD电极作为阳极材料,分别对含酚废水、榨菜废水、垃圾渗滤液进行电化学氧化处理,考察电流密度、稀释比(初始浓度)、初始pH值和极板间距等对电化学氧化效果的影响,并对三种废水电化学氧化运行工况进行优化研究。试验结果表明:电流密度、稀释比是影响电化学氧化过程的主要因素,初始pH值和极板间距及支持电解质浓度对污染物去除效果的影响较小。当苯酚初始浓度为100mg/L时,BDD电极处理含酚废水的最佳运行工况为电流密度55mA/cm2、极板间距为10mm、电解质浓度5g/L,电化学氧化5h时COD去除率达到91.11%,苯酚去除率达到86.78%。BDD电极电化学氧化榨菜废水的最佳运行工况条件为稀释比1:2、电流强度50mA/cm2、不调节初始pH值、极板间距15mm,经过4h电化学氧化处理后,COD和NH3-N去除率分别为98.35%、100%。COD去除率满足线性方程y=0.435t,R2值为0.9899;NH3-N去除率满足多项式拟合方程y=0.53+0.936t+0.031t2-3.46×10-4t3,R2值为0.9956。BDD电极电化学氧化垃圾渗滤液的最佳运行工况条件为:稀释比1:2,电流密度为75mA/cm2,不调节初始pH值,极板间距10mm,经过9h的电化学氧化处理后,COD、氨氮去除率分别为99.13%、99.95%,对应的能耗为91.46kWhkgCOD-1。电流效率随着电化学氧化时间的延长而逐渐降低。COD、TOC、NH3-N浓度变化分别满足线性方程:y=1675.3-3.1t、y=532.8-0.686t、y=1296.0-2.5t,相关系数R2大于0.99。
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