黄铁矿在组氨酸、赖氨酸、精氨酸中的电化学氧化机理研究

黄铁矿开采冶炼过程中会产生尾矿废渣,暴露的金属硫化物被氧化后产生的酸性矿山废水污染等环境问题突出。研究黄铁矿的氧化机理,对抑制或阻止酸性矿山废水产生具有重要意义。采用碱性氨基酸作为电解质研究黄铁矿的电化学氧化机理,利用OCP、CV、Tafel极化曲线、LSV、EIS等电化学方法对黄铁矿表面的电化学行为进行测量,验证了黄铁矿在碱性氨基酸体系中氧化的可行性,黄铁矿在3种碱性氨基酸中氧化机理一致,最终发现,黄铁矿在电解质溶液中的氧化速率为赖氨酸>精氨酸>组氨酸。

电化学氧化法处理甲基橙废水COD的试验研究

采用电化学氧化法处理甲基橙废水,研究了电极电压、电极间距、甲基橙废水浓度、甲基橙废水pH值、NaCl质量浓度、反应时间等因素对废水中化学需氧量(COD)去除率的影响。试验结果表明,在电极间距2.0 cm、电解电压20 V、初始甲基橙溶液pH=3、NaCl质量浓度0.5 g/L、反应时间为30 min的条件下,电化学氧化处理甲基橙废水(质量浓度为500 mg/L,COD为1200 mg/L),其出水COD的去除率可达90%以上,甲基橙废水处理效果良好,方法可行。

电化学氧化/硅烷偶联剂处理碳纤维表面增强聚氨酯基复合材料的性能研究

通过两步法制备了改性碳纤维/聚氨酯复合材料。探究了电化学氧化处理法与表面涂层法相结合的一种新型改性方法对碳纤维增强聚氨酯基复合材料性能的影响。通过对碳纤维进行电化学氧化在表面引入含氧官能团,改善碳纤维表面活性。随后向电化学氧化改性的碳纤维施加硅烷偶联剂溶液,在修复碳纤维表面损伤的同时通过化学反应将碳纤维与聚氨酯桥接在一起,提高碳纤维与聚氨酯界面结合性能。结果表明:经电化学氧化/硅烷偶联剂处理后的复合材料对比原始碳纤维聚氨酯复合材料及仅电化学氧化碳纤维聚氨酯复合材料抗拉性能分别提高了83.5%与73.5%,力学性能提升显著。

电化学氧化法处理污水厂二级出水研究

为了确定电化学氧化法对城镇污水处理厂二级出水的处理效果,采用间歇式反应器,以COD、氨氮、总氮为主要考察指标,对比了钌铱-石墨、钌钛-石墨两种电极板的去除性能;分析了氨氮、COD的去除机理.结果表明:以氨氮为去除目标时,利用正交实验得到了去除氨氮的优化运行条件为pH=6.0,电流密度为10 mA/cm^(2),极板间距=1.0 cm,氯化物浓度为2000 mg/L,反应时间为50 min,90%以上的氨氮以氮气的形式被去除;以COD去除率为考察目标时,优化运行条件为pH=7.0,电流密度为10 mA/cm^(2),极板间距为1.0 cm,氯化物浓度为1500 mg/L,反应时间为50 min;优化条件下运行时,氨氮去除率可达99.0%以上,COD去除率为41.1%;三维荧光分析发现,水中有机物荧光强度有明显下降.

絮凝-电化学氧化协同工艺处理兰炭废水

采用絮凝-电化学氧化协同工艺处理兰炭废水,探究了反应过程中絮凝剂投加量、反应时间、初始pH值、外加电压以及NaCl添加量对化学需氧量(COD)和氨氮(NH_(3)-N)去除的影响及絮凝-电化学氧化协同作用机制.结果表明,随着絮凝剂聚合氯化铝铁(PAFC)投加量和外加电压的增加,兰炭废水中COD和NH_(3)-N的去除率逐渐升高.当PAFC投加量为50g/L、电压6V、反应时间4h,初始pH=9,NaCl添加量30g/L时,COD和NH_(3)-N去除率分别为82.37%和100%,更换极板进行二次电解COD去除率可达100%.兰炭废水中有机污染物主要是苯酚类､醇类和酰胺类物质,处理后酚类物质含量大幅减少,酮类、醇类和酸类物质相对占比有所增加.絮凝-电化学氧化过程中,PAFC既是絮凝剂又是Cl^(-)的提供者,其水解产生的Cl^(-)与NaCl引入的Cl^(-)在电场作用下向阳极定向迁移.阳极表面发生氧化反应产生的有效氯(Cl_(2)/ClO^(-))将兰炭废水中有机污染物氧化成中间产物氯酚,与絮凝剂中Al^(3+)的水解产物Al(OH)^(2+)、Al(OH)^(+)_(2)及Al(OH)_(3)通过静电和吸附作用结合形成絮凝体被去除.废水中剩余少量的氯酚及酰胺、环己二醇等有机污染物及NH_(3)-N则在ClO^(-)的间接氧化作用下转化为N_(2)、CO_(2)和H_(2)O得以去除.

电化学氧化技术在MBR中的膜污染控制研究与应用进展

膜生物反应器(MBR)已发展成为高效且成熟的市政和工业污水处理技术,基于MBR建成并投产的污水处理厂数量持续增加且规模不断扩大,但膜污染仍是MBR进一步推广和应用的瓶颈,开发高效率、低成本的膜污染控制方法是领域内的研究热点。作为一种典型的高级氧化工艺,电化学氧化(electrochemical oxidation,EO)在水环境中具有突出的净污和杀菌能力,可同步实现膜表面污染物的降解和细菌的灭活,在MBR中展现出巨大的抗膜污染潜力。近年来,基于EO的膜污染控制技术蓬勃发展,促进了MBR抗膜污染方法的创新,并引发了对抗膜污染机制的新思考。为了紧跟MBR快速发展的步伐,迫切需要对EO在MBR中膜污染控制的研究和应用进行全面总结和讨论。介绍了EO的工作原理并分析了电化学氧化MBR(eMBR)中产生活性氧自由基并抑制膜污染的多种途径;根据国内外的最新研究进展,从电极装载方式、电极与滤膜的结合方式、电极的制备材料等角度系统讨论了eMBR的运行模式和抗膜污染效果;总结了EO抑制膜污染的影响因素及其实际应用的现存挑战;对eMBR的未来研究进行了展望,对其进一步优化与创新提出了建议。

电化学氧化反应器尺度效应对于抗生素模拟废水降解的影响

反应器的尺寸对于污水处理效率具有显著的影响,是污水处理从实验室小型反应器到实际中大型反应器应用的关键.本研究建立了尺寸为33.6 cm^(3)(3 cm×8 cm×1.4 cm)的电化学反应器,以掺硼金刚石膜(boron doped diamond,BDD)电极为阳极,对磺胺对甲氧嘧啶(sulfametoxydiazine,SMD)的氧化降解进行实验测试.在实测数据的基础上,利用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)软件fluent建立电化学氧化反应器降解SMD的数学模型,率定不同电流密度下的电化学表面反应速率,分析反应器尺寸对污染物流动特征分布和浓度特征分布影响,利用CFD模拟,分别将BDD阳极面积放大100倍、225倍和400倍,探究3种工况下的尺度效应模拟.结果表明,BDD体系降解反应器的尺度效应显著,在20 mA·cm^(−2)的电流密度下持续60 min后,3种BDD阳极体系中SMD的降解率分别达到72.7%、68.0%和40.4%,相比实验室反应器降解能力分别下降5.7%、11.8%和47.6%,建议反应器放大尺度小于200倍以免显著影响降解能力.

Ti/Ti_(4)O_(7)电极电化学氧化焦化废水中有机物

EAOP(电化学高级氧化)作为一种前景广阔的技术,广泛应用于工业水处理领域,其中阳极材料是EAOP的核心。采用等离子喷涂法制备多孔Ti/Ti_(4)O_(7)电极,对其性能进行结构表征和电化学测试。考察电流密度、通量、电解质种类对处理效果的影响,并对电化学氧化过程及污染物氧化机理进行分析。在最佳实验条件电流密度为15 mA/cm^(2)、通量为400 L/(m^(2)·h)下,选择0.1 mol/L Na_(2)SO_(4)为支持电解质,废水中COD(化学需氧量)的去除率为75.3%,去除1 kg COD的能耗为110.14 kW·h,能够有效去除水中PAHs(多环芳烃)。因此,制备的Ti/Ti_(4)O_(7)电极在电化学氧化实际废水中有机物的工程实践方面具备很强的应用前景。

掺硼浓度与沉积气压对Ti/BDD微观结构和电化学氧化性能影响规律研究

探究在热丝化学气相沉积生长硼掺杂金刚石的过程中,掺硼浓度与沉积气压对钛基硼掺杂金刚石薄膜的微观结构与电化学氧化性能的影响,并以四环素作为模拟污染物进行电化学氧化降解实验。使用扫描电子显微镜、拉曼光谱、紫外分光光度计以及电化学工作站对电极表面形貌、成分以及电化学性能进行表征。结果表明:随着掺硼浓度与沉积气压的增大,金刚石薄膜表面晶粒明显细化,生长速率下降;然而随着沉积气压的升高,金刚石的晶粒质量逐渐降低,但硼原子掺杂则会提高金刚石晶粒质量;在高掺硼浓度和低沉积气压的条件下,金刚石薄膜表面的硼原子浓度更高;高掺硼浓度和低沉积气压下所生成的较大晶粒尺寸和更高硼原子浓度的硼掺杂金刚石电极具有更优越的电化学性能、更高的降解效率以及更低的降解能耗。

电化学氧化对湖泊沉积物细菌群落结构的影响

生物电化学技术在水生态修复中具有良好的应用前景。3种不同生境条件下的湖泊沉积物,经过30 d的电化学氧化后,只观测到1种沉积物中细菌微生物的Shannon指数发生了显著性改变(P<0.05)。3种沉积物中共计17个细菌门的相对丰度发生显著性变化:其中只有酸杆菌门、硝化菌门和螺旋菌门的相对丰度大于1%。相反地,相对丰度最高的9个细菌门在电化学氧化组和对照组中的变化则不显著。电化学氧化对沉积物中不同细菌微生物之间的相互关系影响同样较小。但是,在纲分类水平上,电化学氧化对脱卤球菌纲和多种硫酸盐还原菌(如Thermodesulfovibrionia和Desulfobulbia)的相对丰度影响显著,表明电化学氧化可能改变沉积物中卤素和硫等元素的生物地球化学循环过程。研究成果为明确电化学氧化修复处理污染沉积物所造成的潜在生态效应提供了供更多理论依据。

燃煤电厂氨氮废水电化学氧化处理工程实例

针对燃煤电厂高浓度氨氮废水处理的实际需求,设计研发了基于电化学氧化技术的氨氮废水处理系统,并应用于沿海某电厂。运行结果表明:系统能够处理该电厂全厂氨氮废水,对于氨氮浓度80~100 mg/L、氯离子浓度6000~8000 mg/L、pH不小于9.0的反应器进水,能够以过流处理的模式保证出水氨氮浓度小于1 mg/L且pH不小于6.0。系统出水含有较高浓度的余氯,可作为杀菌剂资源化回用至电厂冷却水系统,较原工艺减少经济成本119.93万元/年。该工程的顺利实施对同类废水的治理提供技术支持和借鉴参考。

Ti/SnO_(2)-Sb-Ni电极电化学氧化去除水中BIT

1,2-苯并异噻唑啉-3-酮(BIT)是一种新型广谱工业杀菌剂,因其强杀菌能力而难以直接通过传统生化法处理,电化学氧化是一种有效的预处理方法。通过实验对比不同典型阳极对BIT去除率的影响;以锑镍共掺杂钛基二氧化锡电极(Ti/SnO_(2)-Sb-Ni)为阳极电化学氧化BIT,考察BIT电化学氧化过程中不同初始BIT浓度、初始pH、电流密度和硫酸钠浓度等操作参数对BIT去除率的影响,结合紫外-可见吸收光谱和荧光光谱分析,探究BIT降解过程中的结构变化。结果表明:相较于商业电极,Ti/SnO_(2)-Sb-Ni电极可高效电化学氧化BIT及其产物,消除其生物毒性;Ti/SnO_(2)-Sb-Ni电极电化学氧化BIT过程中,最佳电流密度为15 mA/cm^(2),pH和初始硫酸钠浓度对BIT降解影响较小,最佳BIT初始浓度15 mg/L,BIT降解过程中杂环先被破坏,苯环再被破坏。

BDD电极电化学氧化技术处理印染工业退浆废水试验

采用BDD电极电化学高级氧化处理技术进行了印染工业高盐强碱退浆废水净化处理试验,探讨了电流密度(40~100 mA/cm^(2))、离子变化和电解质Na_(2)SO_(4)添加量(100~500 mmol/L)对废水CODCr移除、可生化性及能耗的影响,获得了优化降解工艺条件。结果表明:70 mA/cm^(2)电流密度的降解效果最佳;SO_(4)^(2-)更有利于CODCr的去除;Na_(2)SO_(4)添加量越大,动力学常数kCOD表现为线性增大,更有利于退浆废水中有机物的降解。BDD电极电化学高级氧化处理印染工业高盐强碱退浆废水优化工艺条件为:电流密度70 mA/cm^(2),Na_(2)SO_(4)500 mmol/L条件下处理3 h可达到排放标准,平均能耗为14.46 kWh/kg COD_(Cr),可考虑工业化应用。

掺硼金刚石薄膜电极电化学氧化废水研究进展

掺硼金刚石薄膜(Boron-doped Diamond Electrodes,BDD)电极因其优异的理化性质被认为是电化学氧化处理废水的有效材料,已取得了大量研究成果。本文首先概述了电化学氧化的基本原理与常用阳极材料,分析了在制备和运行中影响BDD电极电化学系统性能的主要因素。其次,讨论了BDD电极的实际应用,包括在废水处理方面的耦合技术及微生物灭活、电合成和电分析。最后,展望了BDD电极面临的挑战和未来发展前景。

电化学氧化法处理高盐废水中盐酸土霉素的试验研究

针对制药、精细化工等行业产生的高盐废水中盐酸土霉素含量高,难以生物降解的问题,构建基于钛基涂层二氧化锡掺锑网格阳极板的电化学氧化反应体系,考察操作条件、水质条件对降解效果的影响,并对比分析了在同样的极板面积、进水流量和反应时间下,单级反应与三级串联反应的处理效果与能耗。结果表明,电化学法可以有效降解废水中的盐酸土霉素,在盐度为20 g/L,极板间距为8 mm,电流密度为25.0 mA/cm^(2)的条件下,反应100 min时去除率可以达到100%;盐酸土霉素的初始浓度过高或者盐度过高均会导致去除率下降;相较于单级反应,三级串联连续流反应的盐酸土霉素去除率和电流效率更高,系统能耗更低。在电流密度为25.0 mA/cm^(2),反应时间为40 min的条件下,三级串联连续流反应对盐酸土霉素的去除率可达到84.7%,电流效率为71.9%,去除每千克有机物所需能耗为24.9 kW·h。

BDD电极电化学氧化处理TAIC生产废水研究

采用掺硼金刚石薄膜(BDD)电极电化学氧化工艺处理某新材料厂的三烯丙基异氰尿酸酯(TAIC)生产稀释废水,利用单因素分析方法探讨了电流密度、初始p H、外加氯化钠(Na Cl)浓度3个工艺因素对处理效果的影响。针对初始COD_(Cr)为3500mg/L、TN为560mg/L、NH_(3)-N为0mg/L的含氮有机废水,电化学氧化的优化条件为:电流密度为60m Acm^(2)、初始p H为7、外加Na Cl浓度为2000mg/L,在此工艺条件下电化学氧化3h后,废水COD_(Cr)降为47mg/L,TN降为101mg/L、NH_(3)-N为14mg/L,同步实现了对有机污染物的降解矿化以及有机氮转为氨氮后的折点氯化脱氮。由此可见,BDD电极电化学氧化工艺对TAIC生产稀释废水的处理切实可行。

电化学氧化工艺处理酚氰废水的研究

针对焦炉煤气酚氰废水处理问题,通过优化工艺,采用Fenton反应、絮凝沉淀及等离子体高级氧化技术进行预处理,再经过电化学催化氧化深度处理方法,达到处理工业酚氰废水的目的。通过实际应用,结果表明,选择最佳的电化学催化氧化时间2.0 h,可以有效处理高浓度污染物,使液体达到国家排放标准。

电化学氧化技术在重金属废水处理中的机制解析

本文综合分析了电化学氧化技术在重金属废水处理中的机制与应用。首先介绍了重金属废水污染的严重性及现有治理技术的局限性,引出了电化学氧化技术的研究意义。接着深入探讨了电化学氧化技术的原理,包括基本概念、反应机理以及关键参数。随后,通过工艺流程介绍、实验条件优化和应用案例分析,阐述了该技术在废水处理中的具体应用,并进一步分析了重金属离子的氧化还原过程、主要反应产物及机理探究,揭示了该技术的内在机制和反应动力学。最后总结了电化学氧化技术的优势,对其未来发展进行了展望,并探讨了重金属废水处理的前景与挑战。

电化学氧化不同垃圾渗滤液的试验研究

采用掺硼金刚石电极(BDD电极)电化学氧化工艺处理不同的垃圾渗滤液,研究COD、氨氮和总氮的去除情况和去除速率,并进行能耗分析,为电化学氧化处理垃圾渗滤液在实际工程应用提供技术参考。结果表明:电化学氧化处理新鲜渗滤液原液、生化出水、生化后浓缩液、DTRO浓缩液时,COD和氨氮都达到排放标准的反应时间依次为9 h、0.83 h、1.33 h、16 h,对应的吨水能耗依次为252 k W·h/m3、23.24 k W·h/m3、37.24 k W·h/m3、448 k W·h/m3,反应时间与渗滤液初始浓度成正相关性,但总氮难以降到排放标准;对于生化出水和生化后浓缩液,反应主要是以氧化COD为主,电化学氧化适合直接处理至COD和氨氮达到排放标准;对于渗滤液原液及DTRO浓缩液,COD和氨氮的氧化相互竞争,去除速率交替升高和降低,而总氮和氨氮去除速率的变化趋势相似,电化学氧化更适合进行预处理,以去除部分难降解有机物,提高可生化性。

DSA电极电化学氧化处理工业废水的研究现状及展望

DSA(Dimensionally Stable Anodes)电极是一种以钛为基体,表面覆盖金属氧化物活性涂层的阳极。DSA的电催化活性高,成本低廉,环境友好,因而被广泛应用于工业废水处理的研究中。本文介绍了DSA电极电化学氧化的机理,分析了相比其他种类电极的优劣势,总结了增加中间层、图层元素多元化及优化制备工艺等改进DSA电极性能的方法,概述了在处理含不同有机污染物的废水时DSA电极的表现,并对DSA电极未来的研究工作进行了展望。