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含鹽有機廢水處理電催化氧化技術

文章出處:未知發表時間:2022-07-31 13:22:21

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  含鹽有機廢水濃度高、毒性大、色度高,較難處置。由于此類廢水中含有Na+Ca2+Cl等無機離子,使得廢水具有較高的導電特性,因而電催化氧化技術用于含鹽廢水處置頗具優勢。電催化氧化技術對難降解有機物處置效率高,無二次污染,反響條件溫和,反響器可控性強,操作不繁瑣,可與其他技術組合應用,極具有開展潛力。

 

  本文引見了電催化氧化技術的根本原理,總結了電催化氧化技術用于處置含不同污染物廢水的研討現狀,瞻望了電催化氧化技術將來的主要研討方向。

 

  1、電催化氧化技術的原理

 

  電催化氧化處置技術的根本原理是氧化復原反響。采用外加電場,反響在電極/溶液界面實施,陽極反響直接降解有機物或產生·OHCl2O2O3等氧化性物質降解有機物,因降解途徑不同分為直接氧化法和間接氧化法。

 

  1.1 直接氧化法

 

  在有機物被直接降解的途徑中,最初是金屬陽極資料與H2O·OH構成的氫氧自在基反響生成高價氧化物,見式(1)~(2)

 

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  廢水中的有機污染物R與上述生成的高價氧化物反響,有機污染物被降解,見式(3)~(4)

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  1.2 間接氧化法

 

  間接氧化法是經過陽極反響生成氧化性質的中間體、、等,這些中間體散布在溶液中降解污染物,污染物被降解成小分子物質。

 

  2、電催化氧化技術用于含鹽有機廢水的處置

 

  目前處置含鹽有機廢水的辦法主要有物理法、生物法及化學法等。在實踐應用中,物理法和化學法處置本錢高、設備易損壞、容易惹起二次污染,而應用生物系統處置工業廢水技術上是可行的,但生物法具有工藝啟動慢、馴化周期長等缺陷。電催化氧化技術能對環狀或長鏈狀大分子有機污染物實施有效降解,適于各種含鹽有機工業廢水處理

 

  2.1 石油廢水

 

  在原油開采及煉化過程中會產生大量含油廢水,主要含有石油碳氫化合物(TPH)、氯化鈉、難溶的鈣鹽和鎂鹽等。電催化氧化技術去除石油廢水中烴類有機物時,去除率達93%~95%,去除效果明顯。在實踐應用中主要研討如何提升效率,節約本錢。YAVUZ等采用電催化氧化技術、電Fenton技術和電絮凝技術對石油精煉廢水實施處置,陽極為摻硼金剛石薄膜電極和釕混合金屬氧化物電極。結果標明:電Fenton法處置效率最高,但存在二次污染,處置本錢較高;其次是摻硼金剛石薄膜電極的電催化氧化技術,在5mA/cm2的電流密度下,苯酚去除率達99.53%COD去除率達96.04%

 

  闞連寶等應用Ti/IrO2-Ta2O5-SnO2陽極對大慶油田某采油廠結合站的含油廢水實施電催化氧化處置,除油率達93.9%,氣相色譜剖析結果標明,廢水中總石油烴成分已由大分子物質合成為小分子物質,或被礦化為CO2GARGOURI等比擬了Ta/PbO2電極和摻硼金剛石薄膜電極對石油勘探廢水的處置效果,COD去除率分別為85%96%,摻硼金剛石薄膜電極因其禁帶寬和物理性質穩定而比Ta/PbO2電極具有更高的氧化率和更長的運用壽命。

 

  DASILVA等采用Ti/IrO2-Ta2O5電極和摻硼金剛石薄膜電極處置含氯離子的石化含鹽廢水,發現氯離子促進了Cl2HClO/ClO的電生化效率,使處置效率提升。在相同的操作條件下,摻硼金剛石薄膜電極的COD去除率更高,Ti/IrO2-Ta2O5電極的能耗和運轉本錢更低。

 

  2.2 制藥廢水

 

  藥物在生產過程中都會以原始或代謝物的方式排放進來,其中的許多藥物活性化合物是耐久性有機污染物。

 

  夏伊靜應用PbO2電極電催化氧化處置阿司匹林生產廢水,在阿司匹林初始質量濃度500mg/L、電解質Na2SO4濃度0.1mol/L、電流密度50mA/cm2、電極間距4cm的最佳工藝條件下電解150min后,阿司匹林去除率為64.07%COD去除率為53.53%MOOK等比擬了電催化氧化法和生物電化學技術中陰極硝酸鹽復原和陽極氧化的效果,發現電催化氧化法能夠高效率(≥99%)去除污染物,同時對環境影響最小。

 

  OUARDA等研討了膜生物反響器和電催化氧化技術組合工藝對含有卡馬西平(CBZ)、布洛芬(IBU)、雌二醇(EE)和文拉法辛(VEN)4種藥物的制藥廢水的處置效果,結果標明,電催化氧化技術作為后處置時,在電流為0.5A的條件下,反響40min后,4種藥物的去除率均到達97%,此種組合工藝與電催化氧化技術作為預處置相比,更經濟高效。

 

  關于水溶性較大的藥物活性化合物,通常采用三維復極性反響器來提升電催化氧化技術的處置效果。劉峻峰等采用二維和三維電催化反響器對制藥廠二級出水實施處置,當電流密度為5mA/cm2時,反響60min后,三維電催化體系廢水COD去除率達78.3%,優于二維電催化體系。

 

  由于Na2SO4為惰性電解質,只起導電作用,而NaCl在電解過程中參與電極反響,Cl在陽極氧化轉變為HClO,能夠直接氧化降解有機物。LI等分別采用Ti/Sb-SnO2Ti/Sb-SnO2/Pb3O4Ti/Sb-SnO2/PbO23種電極調查了Na2SO4NaCl電解質對苯胺廢水的處置效果,結果標明:在Na2SO4電解液中,苯胺去除率為95.9%COD去除率為91.1%;NaCl電解液中,苯胺去除率為97.7%COD去除率為96.8%;苯胺較易去除,但要進一步氧化為CO2較為艱難。

 

  2.3 含氨氮廢水

 

  徐麗麗等采用電催化氧化法對循環挪動電解浴中的氧化氨廢水實施處置,發現氨氮流量對氨氮去除效果影響不大,而電流密度對氨氮去除效果影響較大。李錦景采用涂層鈦(DSA)陽極,經過復極性三維電極反響器處置模仿氨氮廢水和實踐焦化廢水,結果標明:模仿氨氮廢水的氨氮去除率可達81.4%;實踐焦化廢水的氨氮去除率為98.1%COD去除率為83.8%

 

  AOUDJ等采用Ti/RuO2-IrO2DSA電極電催化氧化處置初始氨氮質量濃度為500mg/L的高氨氯廢水,Cl質量濃度4000mg/L,電流密度15mA/cm2,電解2h,氨氮去除率達99.9%

 

  2.4 其他廢水

 

  紡織染料廢水的COD250mg/L1400mg/L。由于其導電性高,可在不添加電解質的狀況下實施電催化氧化降解。氯的存在促進了氯活性物質的生成及活性氧物質的介入,有利于對耐久性有機污染物實施電化學處置。CHATZISYMEON等采用Ti/TaIrPt陽極電催化氧化處置染料廢水,180min內脫色率達85%;參加0.5%(w)NaCl20min內脫色率達100%MALPASS等采用Ti/Ru0.3Ti0.7O2DSA電極電催化氧化處置真空紡絲廢水,當參加0.033mol/LNa2SO4時,TOC和色度去除率不明顯;當參加0.1mol/LNaCl時,可完整脫色,COD去除率提升近8倍。楊蘊哲等采用DSA為陽極、石墨為陰極電催化氧化處置高含鹽染料廢水,最佳條件下廢水脫色率為100%,但TOC根本不變。CHEN等采用電催化氧化技術與膜別離組合工藝對染料廢水實施處置,電催化氧化對難降解有機污染物去除率達89.9%,后經過膜別離工藝處置后出水COD降至18.2mg/L,處置后廢水到達回用請求。

 

  紙漿和造紙廢水具有高COD、低生物降解性,常含有有機鹵化物、有色化合物、酚類化合物、添加劑、溶劑等。CHANWORRAWOOT等采用Ti/RuO2活性陽極對紙漿和造紙廢水實施電催化氧化處置,初始廢水pH11.87NaCl質量濃度為2.0g/L,在電流密度2.53mA/cm2條件下電解3h后,色度去除率為98%BOD5去除率為98%COD去除率為97%,能耗為70kWh/m3,處置后廢水可達標排放。EL-ASHTOUKHY等采用分批式攪拌釜作為電化學反響器,用非活性PbO2作為陽極處置造紙廢水,COD5500mg/L降至160mg/L,能耗為15kWh/m3

 

  雷慶鐸等采用電催化氧化技術處置焦化廢水,可使廢水的CODSCN和揮發酚含量明顯降低,為后續的生化處置提供了保證。DAGHRIR等采用電催化氧化技術在中試范圍下處置含難降解有機物的生活污水,在電流密度為26.53mA/cm2的狀況下,COD去除率為78.2%TOC去除率為70%,脫色率為89.5%DONG等將石墨烯負載在多孔碳黑氣體擴散電極上,在溫和條件下對水中耐久性污染物實施處置,結果標明,質量濃度為20mg/L的雙酚A20min內完整降解,礦化電流效率為74.60%GARCíA-MOALES等將電催化氧化法與臭氧氧化法聯用來處置某污水處置廠的實踐廢水,僅采用臭氧氧化時COD去除率約45%,僅采用硼摻雜金剛石陽極的電催化氧化時COD去除率達99.9%,但反響需求2h;當兩個技術聯用時,反響時間縮短到1h,同時色度和濁度也大局部被去除。

 

  3、結語與瞻望

 

  電催化氧化技術對有機物去除率較高,廢水中無機離子的存在有助于電催化氧化反響的實施。該技術已普遍應用于實踐廢水的處置,對CODTOC處置效果顯著。

 

  電催化氧化技術將來有3個主要的研討方向:

 

  a)研發新型電催化陽極資料,以取得更經濟的催化電極,目前DSA陽極與其他電極相比優勢明顯,摻硼金剛石薄膜電極固然處置效果好,但本錢較高,限制了其實踐應用;

 

  b)開發高效電解反響器,目前電催化氧化技術的研討大多是在實驗室階段,所用的電極和反響器都是小試范圍,將來應增強在中試和工業安裝中實施實踐應用的研討;

 

  c)探究電催化氧化技術與其他處置工藝組合聯用,增加預處置或后處置,以確保該技術發揮最大作用。


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