填充床三维电极反应器降解有机废水的实验研究

• 作 者: 庞恬婷
• 出 处: 天津大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 填充床三维电极反应器 数学模型 苯酚 罗丹明B 降解机理 活性炭

当前,我国水资源水质性缺水问题非常严重,对于废水的处理及其再利用是一个急需解决的问题。三维电极反应器在处理难降解有机废水方面,由于其无需添加额外的化学物质、环境友好,且较二维电极反应器效率高等优点,而受到广泛关注。本文采用活性炭填充床三维电极反应器降解有机物废水,考察不同因素对其降解效果的影响,并对间歇循环三维电极反应器建立数学模型。最后对活性炭粒子电极在三维电极反应器中的稳定性,和苯酚在三维电极反应器的降解路径和机理进行了简单的探讨。对于填充床三维电极反应器,主要考察电流、电解质浓度、溶液的初始pH值、有机物流量和初始浓度对其降解效果的影响,并比较不同分子结构有机物的降解效果。结果显示,当体积流量为65 mL/min,电流为0.8 A,初始pH=3时,苯酚的初始浓度为0.2 g/L时,苯酚的降解效果最好,其去除率可达98%左右。对于罗丹明B的降解,电流是影响其去除效果最明显的因素。根据填充床三维电极反应器中在不同反应阶段极限电流密度的特点,结合法拉第电流定律得到反应动力学方程。研究表明,有机物在填充床三维电极反应器中的降解过程是从由电流控制的0级反应、过渡到0-1级反应,最后为扩散控制的1级反应。建立间歇循环三维电极反应器的数学模型,利用苯酚降解实验来验证模型的准确性。结果表明,模型计算值与实验数据吻合度较好。该模型适用于没有聚合物累积的条件。最后,通过SEM和XRD对电解反应前后的活性炭粒子电极的微观形貌和晶体结构进行简单分析。结果表明,活性炭粒子电极稳定性较好。采用HPLC分析了不同pH值下苯酚降解产物随时间的变化规律,发现不同pH值下苯酚降解的路径不同。酸性条件下易生成苯醌,然后进一步降解为乙二酸;而在碱性条件下易生成聚合物,不利于降解反应。