低电压模式下茶多酚增强电芬顿提高污泥脱水性能的作用机制

电芬顿法耦合电化学氧化与电絮凝,是近年来在传统Fenton氧化技术上发展起来的一种新型污泥预处理与脱水技术.然而,较高的操作电压易导致电极副反应加剧,阳极区释放的Fe2+快速累积并争夺羟基自由基,使系统电流效率下降、体系能耗升高,因此,解决低电压电芬顿预处理污泥的关键是改善Fe3+在多相体系中的高效还原.茶多酚(TP)是一类环境友好、含高活性酚羟基结构的多元酚的混合物,兼具螯合性与还原性,本文使用茶多酚为助剂,研究其作为中间体在低电压模式下对电芬顿提高污泥脱水性能的增强作用及机制.结果表明,当以铁板为阳极,槽电压为8 V,初始pH为4,并分别向体系中投加1.0 mL·L^(-1)的H2O2和30 mg·g^(-1)TS的TP时,处理15 min后的污泥毛细吸水时间(CST)和含水率(WC)可分别降至最低,分别达到25.7 s和59.3%,相比未加TP时在最佳条件下节省能耗17.5%.一方面,茶多酚可以增加低电压下体系中溶解性铁的含量,通过Fe-π键促进Fe3+/Fe2+循环,高效还原H2O2并持续性产生·OH,破坏污泥絮体结构和降解胞外聚合物;另一方面,茶多酚与水分子竞争EPS中蛋白质的亲水位点,通过改变蛋白质的二级结构和暴露蛋白中的疏水位点,降低水分羟基同蛋白质侧链的结合,使污泥结合水降低,絮体颗粒沉降,污泥脱水性能得以提升.