生物电芬顿系统在废水处理中的研究进展

随着工业化进程加快,废水的类型和排放量日益增加,对自然环境和人类社会造成了严重危害,因此亟需开发经济高效的废水处理技术。生物电芬顿(BEF)系统是将生物电化学系统与芬顿氧化工艺耦合的水处理技术,其因高效、绿色、节能的特点而受到广泛关注。本文综述了BEF系统的基本原理,讨论了阳极和阴极性能的主要影响因素(微生物胞外电子传递过程、阳极材料、阴极材料、芬顿反应催化剂和系统运行条件),总结了BEF系统在各类废水(染料废水、制药废水、垃圾渗滤液、煤化工废水、养猪废水等)处理中的应用,最后指出BEF系统当前面临的挑战及未来的研究方向,包括开发高效的电极材料和催化剂、耦合其他水处理工艺、降低膜材料成本和开展中试研究等,旨在为BEF系统的进一步发展提供参考。

改性阴极生物电芬顿系统降解罗丹明B

分别采用十八烷基三甲基氯化铵(OATC)和磷酸改性电极并负载铁涂覆在碳布表面,制得Fe/OC–OATC电极和Fe/PC电极用于构建生物电芬顿系统,提高电芬顿技术中H_(2)O_(2)的原位生产能力,达到高效降解印染废水的目的.通过极化曲线、功率密度曲线以及循环伏安曲线对2种复合电极的电化学性质进行分析,结果表明,Fe/OC-OATC的电流密度、最大功率密度以及氧还原能力等均优于Fe/PC,最大功率密度为4.89W/m^(3),相应的电流密度可达22.9A/m^(3).然后探究了2种复合电极构建的生物电芬顿系统对罗丹明B的降解效果,结果显示,Fe/OC-OATC体系﹥Fe/PC体系,Fe/OC-OATC体系对罗丹明B的去除率最高达96.4%.最后根据动力学分析和反应机理的研究,分析了2种系统对罗丹明B的降解机理.

基于碳基材料的生物电芬顿体系在水处理领域的研究进展

生物电芬顿因其氧化性能强,不需外加电源等优势而受到广泛关注,是当前水处理领域的研究热点之一。碳基材料具备优良的吸附性、导电性和比表面积等特性,因此在生物电芬顿体系中有着广阔的应用前景。本文总结了生物电芬顿体系中碳基材料的选择与处理、催化剂的选择、反应条件和装置设计的研究进展及其在污水处理领域的应用,并且分析了生物电芬顿体系在污水处理领域存在的主要问题及其发展、应用前景。

应用天然褐铁矿催化生物电芬顿体系氧化橙Ⅱ染料

研究比较了将褐铁矿、磁铁矿和赤铁矿3种铁矿粉投加到生物电芬顿体系中,发生Fenton反应氧化降解模拟废水中的橙Ⅱ染料的效果.结果表明,3种铁矿均能够催化形成生物电芬顿体系,其中褐铁矿的催化效果最好,2.5h橙Ⅱ染料的去除率可以达到98%以上.在以褐铁矿催化的生物电芬顿体系中,pH值1—5范围内,pH值越低对橙Ⅱ的去除效果越好.pH值为2的模拟橙Ⅱ染料废水经25h连续处理,COD去除率可以达到72%,矿化电流效率达76.90%.向50ml阴极体系中投加0.1g褐铁矿,可以维持体系在较高的氧化效率下连续运行20个周期,且没有残渣产生.

氮氧自掺杂生物质多孔炭修饰阴极的生物电芬顿产电及其对氯霉素的降解性能

以黑豆为前驱体制备出具有多孔形貌的氮氧自掺杂生物炭(NOPC)材料,利用SEM、XPS、XRD、BET等手段对NOPC进行了表征和分析,并将NOPC负载于生物电芬顿体系的阴极碳布上,考察了生物电芬顿的产电性能及其对氯霉素的降解性能。结果表明:负载NOPC的生物电芬顿体系内阻明显降低,最大功率密度有所升高。与纯碳布电极相比,负载NOPC的生物电芬顿体系在24 h内H_(2)O_(2)的生成量增加了46.15%,且对50 mg·L^(-1)和1 mg·L^(-1)的氯霉素在24 h的降解率分别为36.38%和100%;而纯碳布的生物电芬顿体系在24 h内的降解率仅有28.45%和56.63%,负载NOPC的生物电芬顿体系对1 mg·L^(-1)氯霉素的降解率提高了43.37%。以上结果表明NOPC不仅可以提高生物电芬顿体系的产电性能,还能提高氯霉素的降解效率,同时也表明生物电芬顿体系更适用于含有低浓度氯霉素水体的处理。

Fe-Mn/ACF复合电极在生物-电芬顿系统中处理活性艳蓝KN-R

制备了高活性的Fe-Mn/ACF复合电极,并通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)对其微观结构和组成成分进行了表征。随后将其置于生物-电芬顿反应器中,研究其催化性能以及在不同初始pH和浓度条件下对水溶液中活性艳蓝KN-R的去除效果。结果表明:制备的Fe-Mn/ACF复合电极具有较高的催化活性。在pH为5.0、初始质量浓度为30 mg·L^(-1)时,反应120 min后的去除率能达到95.6%,且在较广的pH范围内都有较高的活性。此外,该电极具有良好的稳定性,在循环12次以后,系统对KN-R的去除率仍然能达到81.1%。因此,生物-电芬顿系统在去除染料废水方面具有较好的应用前景。