DSA電化學法處理氯醇法環(huán)氧丙烷生產(chǎn)廢水的研究.pdf

1、氯醇法環(huán)氧丙烷(PO)生產(chǎn)廢水具有含鹽量高(2％-4％)、pH值高(10-12)、CaCl2濃度高(≧15000mg/L)、COD高(1500-2500mg/L)等特點,含有大量難生物降解的含氯有機化合物,屬于難生物降解的高濃度有機廢水。這種廢水的合理化處理和利用成為當前國內(nèi)外PO行業(yè)發(fā)展中亟待解決的問題。DSA(鈦基活性氧化物涂層電極)電化學法廢水處理工藝是應(yīng)用DSA電極,以電子為試劑在電極的表面上發(fā)生得失電子的反應(yīng),產(chǎn)生·OH等具有

2、強氧化活性的物質(zhì)來處理高濃度的有毒難降解廢水。本處理方法具有許多優(yōu)點,如無需添加化學試劑、不易產(chǎn)生有毒中間物質(zhì)、處理效率高、易于操作等,是廣泛用于工業(yè)化的高級氧化工藝之一,被稱為“環(huán)境友好”技術(shù)。
　　采用電化學法,以DSA類電極為催化陽極,對氯醇法PO生產(chǎn)廢水進行了降解研究。主要研究內(nèi)容有(1)針對該廢水 Ca2+濃度高的特點,對廢水的預處理方法進行了研究和條件優(yōu)化。(2)采用析氧析氯、循環(huán)伏安等方法對幾種 DSA類電極進行表征

3、,通過對比分析,確定催化活性高的電極為電催化陽極。(3)應(yīng)用優(yōu)選出的電催化陽極對廢水進行電化學降解,優(yōu)化反應(yīng)參數(shù)并提出PO生產(chǎn)與廢水處理一體化工藝。(4)對DSA電化學法降解PO廢水工藝進行成本分析和降解機理研究。借助不同方法對實驗結(jié)果進行分析討論,得到以下結(jié)論:
　　(1)選用電化學法處理氯醇法 PO生產(chǎn)廢水的最佳預處理方案為:曝氣量2.5L·min-1、曝氣45min,每噸廢水加入Na2CO3粉末24kg,充分混勻后加入PFS

4、+PAM復配絮凝劑。此預處理方案具有廢水處理效果好(Ca2+的去除率為77.03％,COD的去除率為37.46％)、投藥量少(100gPFS+7.5gPAM/t廢水)、沉降時間短(5min)等優(yōu)點,具有一定的優(yōu)越性。PO廢水預處理過程主要通過PFS的電中和作用和PAM的吸附架橋作用絮凝廢水的懸浮顆粒物,并絮凝部分大分子有機物。
　　(2)Ti/TiO2-Ta2O5-IrO2-SnO2電極比Ti/TiO2-IrO2-RuO2、Ti/

5、TiO2-IrO2-RuO2-SnO2、Ti/TiO2-Ta2O5-IrO2電極具有高析氧電位、較大的循環(huán)伏安曲線包圍面積和較高的表面分形維數(shù),說明 Ti/TiO2-Ta2O5-IrO2-SnO2電極具有較高的表面催化活性,能使有機物在其表面得到有效降解,是電化學處理PO廢水最佳的DSA陽極。
　　(3)應(yīng)用Ti/TiO2-Ta2O5-IrO2-SnO2電極電化學處理PO廢水,降解有機物的主要因素影響大小為:電流密度>極板間距>預

6、處理后剩余Ca2+濃度;最佳實驗參數(shù)為:電流密度74mA/cm2、極板間距4cm、預處理后剩余 Ca2+濃度為1050mg/L。在此工況下電解240min,廢水處理后COD為178mg/mL,去除率達到90.3％,Cl-去除率為11.2％。廢水中Cl-含量仍然高達23800mg/L,需進一步進行工藝優(yōu)化,確保廢水的無害化利用。
　　(4)通過優(yōu)化實驗,確定了廢水的處理工藝:在正交實驗的基礎(chǔ)上,廢水溫度85℃時,廢水經(jīng)處理后的COD

7、去除率達到93.5％,Cl-去除率為29.7％,能達到PO生產(chǎn)所需要的工業(yè)水標準。此廢水處理工藝,不僅能保證PO廢水的回收利用,還有納米級碳酸鈣、氫氣等產(chǎn)品的產(chǎn)生。通過成本核算,得出處理每噸PO廢水的實際成本為75.965元,而目前每噸PO售價14200元,本工藝處理成本低,具有非常好的經(jīng)濟前景。
　　(5)通過電化學氧化機理、電化學圖譜和紅外光譜的綜合分析,得出DSA電化學法處理氯醇法PO生產(chǎn)廢水的降解機理:廢水中直接氧化作用是

8、醇、醚、酮和醛等有機物在陽極表面被直接氧化成飽和有機化合物;間接氧化作用是陽極上產(chǎn)生次氯酸,間接氧化分解廢水中含氯有機物,這是廢水有機物降解過程中的主導作用;PO廢水中大分子含氯醚類有機物首先分解成小分子含氯有機物或醇類,隨后酮基、醛基轉(zhuǎn)化成醇羥基,同時分解成小分子含氯有機物,最后醇類被徹底分解成CO2和H2O,降解順序為:醚類、酮類、醛類、醇類。
　　本課題運用DSA電化學法對氯醇法PO生產(chǎn)廢水進行處理,為該廢水的處理提供了一種