三維固定床電極法降解焦化廢水

時間：2007-05-22 來源： 作者：

    焦化廢水的種類較多，從產生廢水的源頭分，有煉焦煤帶入的水分、焦化產品回收及精制過程中使用直接蒸汽時轉化的水、工藝介質、洗滌溶鹽等加入的水、添加稀化學劑帶入的水、工藝管道設備等清洗加入的水、清洗油品槽車水等。從其排出方式上分，有從焦爐煤氣冷凝液中分離出來的剩余氨水、焦化產品回收及精制過程中工藝介質的分離水，以及其它一些污水，屬于難處理的工業廢水。目前國內處理焦化廢水的技術主要采用生化法，生化法對廢水中的苯酚類及苯類物質有較好的去除作用，但對喹啉類、吲哚類、吡啶類、咔唑類等^[1]等一些難降解有機物處理效果較差，使得焦化行業外排水CODcr難以達到一級標準。

　　電催化氧化法處理難生化降解有機廢水的研究是近年人們普遍重視的課題,尤其在國外,對該技術已有較多的研究。但總的來看,仍處于探索階段。

　　根據文獻^[2，3]分析,在三維電極電解體系中，通過電解產生的O₂和溶解O₂在陰極上可能發生如下的還原反應，產生活性中間體H₂O₂ 。

　　酸性體系：O₂+2H⁺+2e→H₂O₂             (1)

　　堿性體系：O₂+H₂O +2e→HO₂^- +OH^-   (2)

　　           HO₂^- + H₂O→ H₂O₂+OH^-    (3)

　　  電生成Fenton試劑是Fe²⁺和H₂O₂的結合產物，H₂O₂在Fe²⁺催化下產生·OH，·OH有極強的氧化能力，可使有機物氧化為CO₂和H₂O，COD_cr去除率高，而且自身還原為水，不產生有毒有害物質。在傳統的電生成Fenton試劑體系中，通常以鐵作為陽極，在電解過程中產生大量的Fe²⁺、Fe³⁺,增加了水的色度。本試驗用廉價的石墨代替鐵作為陽極，采用外加Fe²⁺的方法，通過調控外加Fe²⁺的量使Fe²⁺的催化功能最優化。

　　當溶液中不存在 Fe²⁺時，氧化有機物分子主要靠H₂O₂來完成，而當溶液中存在Fe²⁺時會發生如下反應^[6]

　　Fe²⁺ + H₂O₂＝Fe³⁺ + OH^- +·OH    (5)

　　Fe³⁺ + H₂O₂＝Fe²⁺ + HO₂·+ H⁺     (6)

　　Fe³⁺ +e ＝Fe²⁺                            (7)

　　反應（5）中生成的·OH 的氧化能力極強，主要由它來氧化有機物分子，反應（5）消耗的Fe²⁺由反應（6），反應（7）補充，Fe²⁺ 可循環使用。但Fe²⁺  濃度過大會使有機物去除率下降，這是因為當有過量的Fe²⁺存在，Fe²⁺  會消耗一部分·OH：

　　Fe²⁺+·OH+H⁺＝Fe³⁺ +H₂O        (8)

　　采用活性炭和某些液體催化劑（含有Fe²⁺）作為復合催化劑的三維電極技術降解CODcr的機理可能為活性炭的吸附、陽極反應，·OH自由基的氧化，Fenton反應和絮凝反應。

　　本文介紹用三維固定床電極技術對焦化廢水進行深度處理的實驗研究，對影響CODcr去除效果的因素進行初步探索。

　　1 試驗部分

　　1.1 試驗廢水的來源及水質

　　廢水取自大化集團化肥廠煉焦車間生化處理出水，廢水水質：Ph為6~9，CODcr為180~200mg/l。

　　1.2 測試指標

　　COD_cr:重鉻酸鉀法

　　1.3 試驗設備及方法

　　電解裝置由電解槽、變壓器、電壓表、直流電流表和整流器等組成。電解槽中以石墨板作為陽極和陰極，填充粒子為10~20目的水處理用柱形活性炭和相同粒徑范圍的石英砂。該反應槽有效容積為0.2L,每次實驗前先用待處理水對活性炭進行飽和，飽和后加入焦化廢水，同時加入一定量的液體催化劑，并用硫酸和氫氧化鈉來調節pH值，然后通電，調節電壓到所需值進行間歇實驗。

　　2 試驗結果和討論

　　分別考察了槽電壓、反應時間、液體催化劑用量和ph值對COD_cr去除率的影響。

　　2.1 槽電壓與COD_cr去除率的關系

　　實驗條件：反應時間為60min，液體催化劑用量為1000mg/l，ph為3。實驗結果見圖1。

　　槽電壓與COD_cr 去除率關系的單因素試驗表明：隨著槽電壓的增加，COD_cr去除率逐漸增大 。

　　2.2 反應時間與COD_cr去除率的關系

　　實驗條件：槽電壓為12V，液體催化劑用量為1000mg/l，ph為3。實驗結果見圖2。

　　反應時間與COD_cr 去除率關系的單因素試驗表明：隨著反應時間的增加，COD_cr去除率逐漸增大并趨于平緩 。

上一頁 頁碼：[1 2 >>] 下一頁 共2頁