3D打印气体扩散电极产H2O2及其对焦化废水的处理研究

利用3D打印技术设计出一种高效产H_2O_2的3D打印气体扩散电极(3D-GDE)并将其应用于电芬顿体系对实际焦化废水降解研究.结果表明3D-GDE阴极H_2O_2产量高达16.1mgH_2O_2/cm2,而相同条件下传统气体扩散电极仅为7.16mgH_2O_2/cm2.通过考察不同因素对阴极产H_2O_2影响可知:酸性条件更有利于产H_2O_2;电流从200mA提高到250mA,其H_2O_2产量从250mg/L提高到450mg/L,但是继续提高电流时(250～300m A),H_2O_2并没有明显增加.将3D-GDE电极应用于电芬顿对实际焦化废水处理,在最适宜条件下,可以实现对焦化废水有效矿化(4h电解后高达80%),其降解过程中三维荧光指纹分析也直接证明了该体系的高效性.Microtox毒性实验表明,3D-GDE电芬顿体系可以有效的降低焦化废水体系的毒性,其最低能耗为0.9kW·h/g TOC.

新型泡沫镍阴极材料的制备及在电芬顿中的应用

采用浸渍法制备壳聚糖铁修饰泡沫镍极板,通过循环伏安曲线与XPS分析电极的电化学特性和表面形态,并研究其作为电芬顿阴极材料对罗丹明B脱色的最佳工艺条件。同时以罗丹明B脱色率为考察指标,利用单因素(p H值、电流、掺铁量)分析方法确定因素水平,再通过正交试验获得最佳工艺条件。结果表明,修饰后的泡沫镍阴极具有良好的电催化性能以及抗化学腐蚀能力;当初始p H值为2、电流为20 m A、掺铁量为0.15 g/m L时,修饰后的泡沫镍阴极对罗丹明B的脱色率较高。

响应面法对泡沫铜阴极电芬顿产H_2O_2与·OH性能优化

泡沫金属因其三维结构及优良导电性,使其作为电芬顿阴极开始引起学者关注。选择泡沫铜为阴极、石墨棒为阳极,搭建微孔曝气均匀的玻璃反应器,提高体系传质效率,并通过响应面探索体系产H_2O_2和·OH的机理。用响应面设计3因素(pH、电流、Fe^(2+)初始浓度)3水平实验,得到体系产H_2O_2和·OH与3种因素之间的非线性回归方程,得到最优条件:当pH=2、电流0.25 A、Fe^(2+)初始浓度为15μmol·L^(-1)时H_2O_2产量最大,为457.27μmol·L^(-1);当pH=2、电流0.25 A、Fe^(2+)初始浓度为20μmol·L^(-1)时·OH产量最多,可达18.56μmol·L^(-1)。根据方差分析,二次模型显著性很高(R_(H_2O_2)~2=0.977 8,R_(·OH)~2=0.964 2),能够很好地模拟实验结果。通过铜溶出实验分析得出铜溶出量在0.4~1.8 mg·L^(-1)之间,符合现行污水排入城镇下水道水质标准(CJ 343-2010)。

电⁃Fenton技术中H2O2积累强化的研究现状及展望

电⁃Fenton技术因原位电化学合成H2O2、电循环Fe^2+/Fe^3+而在水处理领域备受关注.阴极2电子氧还原(ORR)电合成H2O2反应决定着·OH形成速率及产量.本文首先从阴极电合成H2O2全过程角度阐明了阴极积累H2O2的原理,随后分别总结了近年来在电⁃Fenton体系强化2电子ORR前驱体氧传质策略、提高2电子ORR电合成H2O2的反应活性/选择性方法、减小/抑制H2O2无效分解的途径.在此基础上,进一步总结了电⁃Fenton技术在环境中的应用,最后对电⁃Fenton的发展趋势进行了阐述.

超声波对污泥脱水的影响研究

污泥脱水后体积将减小,为后续处理节省了空间和成本。超声波作为一种高级氧化技术,在污泥脱水方面具有重要作用。利用超声处理二沉池污泥,并通过含水率和上清液中COD、总氮、NH_4^+-N等指标分析对污泥的脱水效果。结果表明,在超声功率为240 W、超声时间为40min条件下,污泥含水率从91.79%下降到82.13%,大大提高了污泥的脱水性能;同时发现超声波主要通过空化效应作用于污泥进行脱水。