用于污染物降解的多級連續(xù)流電化學(xué)反應(yīng)器研究.pdf

1、工業(yè)廢水中含有大量高毒性、難降解有機物，若未經(jīng)處理直接排放，將對人類健康和環(huán)境安全造成極大的威脅。隨著社會的發(fā)展，工業(yè)廢水的排放量逐年增加，而排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴格，現(xiàn)有的技術(shù)往往難以滿足處理的需求。因此，針對高毒性、難降解有機物的污水處理技術(shù)亟待開發(fā)。
　　近年來，電化學(xué)氧化因其高效、便捷、無二次污染的優(yōu)點得到廣泛關(guān)注。大量的研究成果也證實該技術(shù)具有較好的應(yīng)用前景。然而，現(xiàn)有研究工作大多針對不同污染物的降解效果、降解機理以及電極材料的

2、選擇，而針對電化學(xué)氧化反應(yīng)器的研究則相對較少。
　　本論文成功開發(fā)了一種多級連續(xù)流電化學(xué)反應(yīng)器，并系統(tǒng)地研究了其處理廢水的性能。該反應(yīng)器由十個等體積的格室串聯(lián)而成，每個格室都可以方便的拆卸或安裝，因此在使用時可以根據(jù)實際情況確定格室的數(shù)量。每個格室內(nèi)有兩塊Ti/PbO2陽極和三塊不銹鋼陰極，僅2mm的電極間距可以降低運行電壓并提高傳質(zhì)性能。本論文的研究工作主要包括四部分:多級反應(yīng)器的水力特性、多級反應(yīng)器處理模擬含酚廢水的性能、多級

3、反應(yīng)器處理實際印染廢水的性能、污染物降解的數(shù)學(xué)模型。
　　水力特性研究表明，多級電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)的流態(tài)特性接近理想推流，且電流密度(j)和水力停留時間(HRT)對流態(tài)特性的影響不大。在j=100 A/m2，HRT=30min時，反應(yīng)器分散系數(shù)為0.09，Morrill指數(shù)為2.55，死區(qū)容積百分率僅5.2％。
　　多級反應(yīng)器對模擬含酚廢水的處理效果良好，且明顯優(yōu)于傳統(tǒng)單級反應(yīng)器。在同等條件下，多級反應(yīng)器的出水COD約為單級反應(yīng)

4、器的25％-50％，而電流效率比單級反應(yīng)器高出6-9倍。與傳統(tǒng)單格式間歇反應(yīng)器對比結(jié)果表明，同樣采用PbO2/Ti電極處理模擬含酚廢水時，多級反應(yīng)器可以節(jié)省約40％-80％的時間。
　　多級電化學(xué)反應(yīng)器可以高效處理經(jīng)生物處理后的印染廢水。在最佳條件j=120 A/m2，HRT=30 min下，脫色效率較高，出水基本為無色透明;廢水COD由238-249 mg/L降至43-54 mg/L，出水pH值在6.37-6.48范圍內(nèi)，鉛離子

5、濃度均小于0.1 mg/L，均滿足城鎮(zhèn)污水處理廠一級排放標(biāo)準(zhǔn);電流效率和能耗分別為42.5-43.6％和16.2-16.6 kWh/m3。
　　根據(jù)水力特性和反應(yīng)動力學(xué)研究結(jié)果建立了污染物降解的帶軸向分散的推流模型和多級全混流模型，并以苯酚、乙酸、馬來酸和甲基橙為目標(biāo)污染物驗證了模型的準(zhǔn)確性。帶軸向分散的推流模型可以較好的擬合廢水COD沿流程的變化。模型計算值稍高于實測值，且偏差隨流程的延長、電流密度和污染物濃度的增加而稍有增加;