三维电极中等量粒子在不同分布状态下的工作机制研究

摘要

复极性三维电极是处理难生物降解有机废水的一种有效的治理技术。复极性三维电极反应器中一般同时填充导电粒子和绝缘颗粒以减少短路电流，导电粒子是电阻较低的物质，一般为金属、镀金属玻璃球、石墨颗粒和活性碳颗粒等，而绝缘颗粒则一般采用石英砂。然而在实际工程应用中，由于绝缘颗粒和导电粒子的密度、粒径的明显差异，在水流、气流的长期冲刷作用下，绝缘颗粒和导电粒子会逐步分开，以致短路电流增多，降低电流效率。此外，槽中填充大量粒子而不考虑粒子在槽中的分布状态，容易造成浪费和污泥沉积，且粒子电极难于清洗再生，以致效率下降。 填充在复极性三维电极反应器中的导电粒子是影响处理效果的一个重要因素，但其通常都是规格各异的，在槽中位置也没规律，虽然这种填充方法较二维电极在时空产率上有很大程度的提高，但同时槽中的电势和电流分布也十分不均匀。此外，常规复极性三维电极反应器只是将规格各异的粒子均匀地填充在反应槽中，并没考虑不同粒子长度对处理效果的影响，这使得复极性三维电极粒子的应用上还有很大的盲目性。 本文采用活性碳粒为基体制成的OFR专用工业颗粒为复极性三维电极反应器的填充粒子，并将其磨成大小和长度比较均匀的几种规格，制成粒子串。在各种染料废水体系下，比较等量粒子在三维电极反应器中不同分布状态下的处理效果，并通过电解硫酸铜、电位测定等实验讨论了反应槽中粒子的电位分布，实验结果表明： (1)粒子电极串上粒子是彼此相隔的，能完全消除三维电极体系中的短路电流。 (2)对于A型(长度方向串联)和B型(直径方向串联)的两种粒子电极串，当B型粒子电极串垂直居中放置于电解槽中且粒子长度方向与电场方向一致时，有较好的处理效果。 (3)粒子总量相等时，粒子的平均长度越长，废水的脱色效果越好。 (4)粒子总量相等时，使用粒子电极串的方式比传统填充床废水处理效果要好。 (5)电解硫酸铜溶液实验和电位测定实验表明，铜离子仅在粒子电极靠近主阳极的一端析出，发生还原反应，而粒子电极另一端则发生氧化反应；在固定电压固定位置下，粒子上电位大致相同；在10 V～20 V实验电压下，溶液电位在电解槽中的区域内近似线性分布；粒子居中放于槽中且与电场方向一致时，其两端与附近溶液的感应电位差绝对值相近，符号相反；主电压越大、粒子越长，粒子电极两端电位差的绝对值也越大，氧化还原反应的推动力就越大。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1电化学氧化技术

1.2三维电极

1.3复极性三维电极

1.4研究目的与意义

第2章 实验内容

2.1实验装置

2.2仪器与试剂

2.3溶液配置

2.4实验内容

第3章 研究分析方法

3.1有机废水CODCr的测定

3.2 CODCr去除率的计算

3.3脱色率测定

3.4电位测定

第4章 实验结果与讨论

4.1粒子电极串的研制

4.2吸附影响

4.3空气的影响

4.4粒子电极串在不同反应电压下的对比脱色率

4.5粒子电极串在各时间段的脱色率比较

4.6复极性三维电极反应器处理高浓度废水

4.7粒子电极串与粒子常规填充床的处理效果比较

4.8电解硫酸铜实验

4.9槽中的电位分布

4.10紫外可见光谱分析

4.11本三维电极体系中反应机制的推测

4.12结论

参考文献

附录 攻读硕士学位期间已发表或投稿的论文目录

致谢