BDD电极处理高浓度难降解工业废水的电化学氧化处理方法研究

摘要

高浓度难降解工业废水由于其浓度高、污染大、排放量大、难治理等特点而对环境造成严重的污染，成为社会关注焦点和研究热点。目前传统的处理工业废水的方法成本太高或达不到排放标准，而电化学降解技术由于其催化降解活性的高效性、工艺上易于自动化控制也易于与其他工艺进行组合，并且无二次污染而呈现出巨大的潜力。电化学降解技术中最核心的是电极材料，掺硼金刚石薄膜（BDD）电极因其优异的性能成为近期应用研究焦点，本文即以BDD电极为阳极对高浓度难降解工业废水进行系统的电化学氧化处理研究。　　（一）以高浓度、难降解的梯恩梯（TNT）生产红水为研究对象，采用BDD电极电化学高级氧化处理技术，系统地研究电流密度（20-100mA/cm2）、氯化钠添加量（0-3g/L）以及pH值（2.0-10.0）对其降解过程中COD、BOD/COD及能耗的影响。实验结果表明，在酸性以及高氯化钠添加量的条件下更加有利于COD的移除、能耗的降低以及可生化性的提高，而电流密度的增加虽然更加有利于COD的去除和可生化性的提高，但是不利于能耗的减少。随着电解时间的延长，上述任何工艺条件下处理TNT红水都能达到可生化降解指标要求，为后续TNT红水进一步生化处理奠定了前提条件。　　（二）以三台县某印染厂实际工业废水为研究对象，采用BDD电极电化学高级氧化处理技术，系统地研究电流密度（20-100mA/cm2）、氯化钠添加量（0-3g/L）以及pH值（2.0-10.0）对其COD降解的动力学以及能耗的影响。动力学常数k被用以表征电化学产生的强氧化剂导致的间接反应动力学特征，实验结果能够很好的符合提出的动力学模型。在增加电流密度以及降低pH值时，k值呈现直线型的增长，而随着氯化钠添加量的增加呈现指数型的增长；同时动力学常数越大，能耗就越低。在最佳实验条件下，实际印染废水只需要3h就能将COD完全去除，而且能耗仅为11.12kWh/kg COD。较短的电解时间以及较低的能耗，证明BDD电极电化学降解实际印染废水能够作为工业应用的潜力。　　（三）针对BDD电极材料较为重要的使用寿命问题，本文对BDD电极在电化学反应过程中的微观结构进行研究，结果表明连续30 h的电化学处理BDD电极表面会因“抛光”而变得光滑平整，但是其组成结构并未受到影响，揭示出其长期使用的良好可靠性。　　（四）通过BDD电极在TNT红水和印染废水电化学降解处理过程的研究表明，使用合适电极材料的电化学氧化技术应用于工业废水处理不仅效果好、效率高，而且适应性强、可控性和可靠性好，是一种值得进一步放大推广的实用高浓度难降解工业废水处理技术。

目录

声明

1 绪论

1.1 难降解工业废水

1.2电化学高级氧化技术

1.3电极材料

1.4 BDD电极电化学高级氧化处理废水的研究现状

1.5 论文研究内容及意义

2. 实验部分

2.1 实验材料及试剂

2.2 废水来源及水质

2.3 实验装置

2.4实验分析方法

2.5 电化学氧化处理实验

3 使用BDD电极的TNT红水电化学电解处理

3.1 电流密度对电化学降解TNT红水的影响

3.2 pH值对电化学降解TNT红水的影响

3.3 NaCl添加量对电化学降解TNT红水的影响

3.4 本章小结

4使用BDD电极的实际工业印染废水电化学电解处理

4.1 电流密度对电化学降解印染废水的动力学影响

4.2 NaCl添加量对电化学降解印染废水的动力学影响

4.3 pH值对电化学降解印染废水的动力学影响

4.4 掺硼金刚石薄膜电化学降解印染废水的能耗

4.5 阶梯电流密度对电化学降解印染废水的影响

4.5掺硼金刚石薄膜电化学降解印染废水的色度去除

4.6掺硼金刚石薄膜电化学降解印染废水的能耗对比

4.7 本章小结

5 BDD电极的微观结构变化

5.1 结果与讨论

5.2 本章小结

结论

建议与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果