氧化絮凝復合床是綜合三維電極、催化氧化、混凝和吸附等作用而發(fā)展起來的水處理新技術[1-3]。該技術從三維電極的基本原理出發(fā),巧妙地配以催化氧化技術,構成一種新的獨具特色的水處理技術。
這種充分利用一些已有的原理和技術進行“巧妙的組合”達到1+1>2的目的,以求獲得更佳效果的方法也是當前學術和工業(yè)領域的新思想。它是根據(jù)水中需要去除的污染物的種類和性質(zhì),在兩個主電極之間充填高效、無毒而廉價的顆粒狀專用材料、催化劑(或催化手段)及一些輔助劑,組成去除某種或某一類有機或無機污染物最佳復合填充材料作為粒子電極,將它們置于結構為方型或圓型的床體內(nèi)。在一定的操作條件下,裝置內(nèi)便會產(chǎn)生一定數(shù)量的羥基自由基和新生態(tài)的混凝劑。這樣廢水中的污染物便會發(fā)生諸如催化氧化分解、混凝、吸附、絡合和置換等作用,使廢水中的污染物迅速被去除。
1實驗部分
1.1 氧化絮凝復合床實驗裝置
氧化絮凝復合床裝置如圖1所示。
1.2 實驗方法
極板表面做適當?shù)奶幚?與隔膜一起放入實驗裝置內(nèi)。經(jīng)篩選合適的填料用稀酸浸泡幾分鐘,用自來水沖洗干凈后使用。實驗時將填料瀝干,并將填料均勻充填于實驗裝置內(nèi),加入待處理的廢水,通入一定流量的壓縮空氣,接通電源,調(diào)節(jié)電壓至所需值,反應一定的時間后取樣進行分析。色度和CODCr的測定見文獻[4]。
2結果與討論
2.1 影響有機污染物去除的主要因素
實驗結果證明,催化劑種類、填料顆粒粒度、槽電壓、電極間距離、壓縮空氣流量、試樣的濃度、酸度、電導率和處理時間等主要物理化學因素影響著有機污染物的去除效率,電源種類及脈沖頻率等物理化學因素對去除效果也有一定的影響。當然,影響最大的是填料組分。
2.2 幾種廢水的處理實驗
2.2.1 高色度印染廢水和染料廢水[5,6]
控制最佳操作條件:槽電壓5～15V,電極間距離30～60cm,壓縮空氣流量0.3m3/h,pH5.0～6.0。根據(jù)不同的廢水色度和要求來選擇處理時間,廢水色度越高,處理時間相對來說就會越長,而且出水的pH值隨著時間的推移不斷升高,這是因為反應過程中持續(xù)生成了OH-,也從側面更進一步地證明氧化絮凝復合床能有效地處理印染廢水和染料廢水的根本原因在于其自身在電催化的作用下產(chǎn)生氧化性極高的·OH,能氧化廢水中的有機染料,甚至于高色度的印染廢水也可以脫色。在最佳實驗條件下和充分長的處理時間內(nèi),高色度印染廢水和染料廢水的脫色率可達99%以上,CODCr去除率也在80%以上,結果如表1和表2所示。
2.2.2 陰離子表面活性劑廢水[7,8]
控制最佳操作條件:槽電壓5～15V,電極間距離30cm,pH>7.0,壓縮空氣流量高于0.08m3/h,但不宜太高,因為通入過多的空氣會產(chǎn)生大量氣泡,增加了處理難度。廢水處理前十二烷基苯磺酸鈉的濃度為102mg/L,處理過程中隨時間的變化情況如表3所示。
2.3 氧化絮凝復合床去除有機污染物的反應機理
氧化絮凝復合床產(chǎn)生的羥基自由基和新生態(tài)的混凝劑,與廢水中的有機污染物發(fā)生催化氧化分解、混凝、吸附、鉻合和置換等作用,使之迅速被去除。首先吸附在催化劑表面的氧通過捕獲電子,形成過氧自由基離子:
O2+e→O-2(1)
進而經(jīng)過溶液中的一系列反應形成H2O2:
O-2·+H+→HO2·(2)
2HO2·→H2O2+O2(3)
或O-2·+HO2·→O2+HO-2(4)
HO-2+H+→H2O2(5)
最終產(chǎn)生羥基自由基:
H2O2+e→·OH+OH-(6) 或H2O2+Fe2+→Fe3++·OH+OH-(7)
3結論
本法在處理過程中充分體現(xiàn)了清潔的水處理技術的要求和特點,它高效、快速、反應條件平和,在常溫常壓下即可進行反應;節(jié)約能源,能耗低;適用范圍廣,對各類有機物廢水均有良好效果,包括醫(yī)藥廢水、制漆廢水、電鍍廢水、石油廢水、洗滌劑廢水、餐飲廢水、高色度印染廢水等;且操作簡便,占地面積少,產(chǎn)生的污泥量極少,在處理含有機污染物各類廢水中有著巨大的潛力和應用前景。
參考文獻
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