文献类型：学位论文

中文题名：电催化氧化工艺处理对硝基苯酚废水过程研究

作者：王琳[1];

机构：[1]华东理工大学;

导师：宋兴福;华东理工大学

授予学位：硕士

语种：中文

中文关键词：对硝基苯酚;电化学;粒子电极;CODcr

摘要：对硝基苯酚(PNP)废水是化工、医药、染料等行业常见有机废水,具有高毒性、长期残留性、难于生物降解等特点,对生态环境造成严重影响,并危及人类健康。本文针对对硝基苯乙醚合成工艺排放的PNP废水,开展电氧化工艺处理研究,通过对比二维和三维电催化氧化工艺,优化工艺条件,取得了良好的处理效果。利用气相色谱-质谱联用(GC-MS)和傅里叶红外光谱技术(FTIR)对废水进行水质分析,选用紫外可见分光光度法(UV-vis)对PNP测定方法进行研究,结果表明,在波长400 nm,pH大于9的条件下,显色稳定5-60 min内可较准确地检测出PNP的浓度。采用二维电化学氧化反应器对PNP废水降解过程进行研究,考察阳极材料、外加电压、电解质、pH、电解质浓度对PNP去除效果的影响,同时测定氧化过程中活性物质,分析电化学氧化降解历程。结果表明:石墨为阴极,钛涂二氧化钌为阳极,外加电压30 V,溶液pH值5,质量分数0.4%的NaCl为电解质,反应90 min时,PNP和CODcr去除率分别为100%和77.1%,废水中残留CODcr为61.8 mg/L,符合《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级排放标准,但能耗较高,为33.1 kWh/m3,需对二维电化学氧化工艺进行改进,降低能耗。此外,分析结果表明,电氧化过程中主要活性物质为游离氯和·OH,在电氧化降解PNP过程中,可能有其他酚类、酮类、醌类和羧酸类等中间产物产生。在二维电化学氧化工艺基础上开展了粒子电极的制备研究,以粉末活性炭、陶土和羧甲基纤维素钠为原料,选用平磨碾压挤条造粒机制备粒子电极,研究了热处理方式、焙烧温度和陶土比例对粒子电极性能的影响,最终确定了制备工艺,即将粉末活性炭、陶土及粘结剂以12:7:1的比例混合,通过平磨碾压挤条造粒机成型,经105℃干燥和800℃高温焙烧后,制得成品粒子电极。利用市售柱状活性炭和自制粒子电极开展三维电催化氧化工艺研究,考察外加电压、pH、粒子电极投加量和曝气量对PNP去除率的影响,并测定氧化过程中活性物质,分析氧化降解历程。结果表明:以自制粒子电极为第三维粒子电极,外加电压5V,溶液pH值5,粒子电极投加量200g/L,曝气量0.5 L/min,反应75 min时,PNP和CODcr去除率分别为99.0%和90.6%,废水残余PNP浓度为1.56 mg/L,CODcr为 22.6 mg/L,符合《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级排放标准,此时能耗为0.63 kWh/m3。分析结果表明,电氧化过程中,氧化降解有机物主要活性物质为游离氯和·OH。相比二维电氧化法,三维电催化氧化降解过程中产生中间产物更少,矿化率更高,且能耗显著降低。PNP去除率达到90%时,相比二维电氧化法能耗降低21.9kWh/m3。保持输入电功率相同,反应165 min时,三维电极反应器比二维电极反应器对PNP去除率提高64.2%。