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化纤工业中的聚脂生产过程中会产生大量的乙醛废水。这部分废水由于高浓度乙醛的生物毒性、高COD浓度,对后续的生化处理单元很不利,因此急需寻找一种方法,使废水在进入生化单元处理之前,污染物乙醛的浓度得到降低,以利于生化处理。经实验探索后,发现采用隔膜电解还原技术对乙醛废水进行预处理,可有较好地控制污染物浓度。本课题设计了一系列实验,探讨了该方法的影响因素,并初步确定了最佳工艺参数。
本课题采用实验室设计组装的隔膜电解反应器,以钛金属基质涂稀有金属为阴极,不锈钢电解为阳极,选用3369型离子交换膜为电渗析介质,取得了较好的实验效果和实验装置的耐腐蚀和耐污染性能,保证了该装置适应废水处理运行环境。本研究的运行结果总结如下:
1.隔膜电解还原法处理乙醛废水的影响因子有:操作电压、乙二醇浓度、辅助电解液浓度、温度、乙醛起始浓度、循环流速、电解时间等。其中对操作电压、辅助电解液浓度、循环流速、电解时间等因素对乙醛降解效果的影响教为显著。当操作电压为6V、辅助电解液浓度为0.5%、循环流速为10L/h时,电解1h,1500mg/L的乙醛废水经处理后可被去除60%左右的污染物。而乙二醇浓度、温度对电解影响较小。
2.实验表明,隔膜电解还原法对COD的去除贡献不大。以GC-MS分析1h后的电解液,发现有多种还原产物以及乙醛的聚合物。但是乙醛浓度的降低有利于降低废水的生物毒性,从而降低生化处理单元的负担。
3.电化学还原处理乙醛废水的动力学实验表明,乙醛的电化学还原降解符合表观一级动力学规律,反应速率常数与电流密度的0.8次方成正比,和起始浓度的-0.7次方呈线性关系。乙醛废水的电催化还原动力学方程可表示为:v=-dc/dt=ki0.8C0-0.7C。通过考察温度对还原反应速率的影响,用Arrhenius方程求得反应的活化能为Ea=4.25kJ/mol。数值较低,表明反应容易进行。