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染料废水具有水量大,水质组分复杂,变化大,色度深且多含致癌物质,难生物降解等特点,被列为难处理的工业废水之一。传统废水处理工艺无法有效处理此类废水,出水难以达到排放标准。为了解决这一难题,人们开始研究水处理新工艺。目前,以Fenton原理为基础开发的各类改进技术得到了广泛的研究和发展,并在实际应用中取得了良好效果。其中,电Fenton技术以其操作简单、稳定性好、无二次污染、设备占地面积小等优点而倍受青睐。
铬是一种毒性很高的重金属元素,对大气、水体、土壤、动植物都会产生严重的危害。其中六价铬Cr(Ⅵ)对环境危害最大,其毒性是三价铬Cr(Ⅲ)的100倍。常规废水处理方法如生物法、化学沉淀法对含铬废水处理效果不明显、污泥产量大且不易回收。针对这些难题,电吸附技术表现了强有力的竞争力和巨大的应用潜力。
随着我国钢铁产量日益增加,开采加工铁矿石力度加大,选矿废水治理难度也逐渐增大。磷是导致水体富营养化的关键因素。相比于生活污水,选矿废水中磷含量很高,往往达到几十甚至几百mg/L。如果治理不彻底,将对环境造成致命的影响。如何处理高含磷选矿废水是我国亟待解决的重要课题。传统除磷技术往往限于低磷浓度污水,对于更高浓度的废水效果较差。针对这一特点,利用大比表面物质吸附磷的方法表现出明显优势。
本论文主要完成了以下研究内容:
1.以石墨粉和离子液体BMPF6为原料成功制备了BMPF6修饰碳电极,该电极表现出良好的电化学性能,以铁氰化钾为电化学探针对它的电化学性能进行了研究。用该电极做阴极,石墨电极做阳极,分别研究了O2流量、反应时间、电极电位、电极距离、溶液Ph、Fe2+浓度对电Fenton降解活性艳蓝X-BR染料废水影响,得到最佳条件Ph=3,02曝气量0.4 L/min,电极电位0.7V,Fe2+浓度为4mmol/L条件下,降解率为92.96%。
2.采用浓硝酸加热微沸条件下对活性碳纤维(ACF)布改性,将改性后的ACF作阳极,石墨电极作阴极,采用电吸附处理含Cr(Ⅵ)废水。研究了反应时间、溶液Ph、电极电位、电极吸脱附次数等因素对电吸附除Cr(Ⅵ)的影响。结果表明,ACF改性后的电极具有良好的电吸附性能,对Cr(Ⅵ)的去除率达到97.5%,正极化有利于电吸附进行,脱附效率始终保持在70%以上。
3.采用钢渣吸附处理高磷选矿废水。分别研究钢渣用量、粒径、总磷的初始浓度、Ph值等因素对钢渣吸附磷的影响。结果表明,钢渣具有很强的吸附性能,足量的钢渣对磷的去除率达到99%以上。钢渣的吸附作用包括化学吸附和物理吸附两方面。通过动力学研究发现,钢渣吸附磷符合Freundich吸附等温式,吸附过程符合伪二级反应,颗粒扩散过程是磷在钢渣上吸附速率控制的主要因素。