（環(huán)境工程專業(yè)論文）電化學(xué)—sbr技術(shù)聯(lián)合處理硝基苯廢水的實驗研究.pdf

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 電化學(xué)氧化技術(shù)是近年來興起的一種現(xiàn)代水處理新技術(shù)，與傳統(tǒng) 方法相比，具有高效、穩(wěn)定、無二次污染以及適用降解各類有機污染 物等突出優(yōu)點，為難降解有機廢水的工業(yè)化處理提供了新思路和新途 徑。 含硝基苯類化合物的廢水很難被微生物降解，許多國家都將其列 為優(yōu)先控制的污染物。文章在闡述電化學(xué)氧化技術(shù)的基礎(chǔ)上，較為系 統(tǒng)地研究了電化學(xué)氧化技術(shù)處理難降解有機污染物的反應(yīng)機理、影響 因素及動力學(xué)規(guī)律等，并通過實驗對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的硝基苯廢水和 模擬廢水進行電化學(xué)氧化降解。在電化學(xué)預(yù)處理的基礎(chǔ)上，應(yīng)用s b r 技術(shù)對廢水進行了生物處理。提出了硝基苯廢水的電化學(xué)- - s b r 聯(lián)合 處理技術(shù)，為硝基苯廢水治理技術(shù)的發(fā)展提供有益的借鑒。具體內(nèi)容 包括： ( 1 ) 用實驗室自制的活性炭粒子填充電極的電化學(xué)氧化反應(yīng)器對 模擬和實際硝基苯廢水進行降解處理。通過正交試驗，選出進水質(zhì)量 濃度、電流強度、反應(yīng)時間為重要的影響因子，考察三者對硝基苯去 除率的影響規(guī)律。 ( 2 ) 用一元線性回歸方程對不同進水濃度和電流強度降解后硝基 苯的相對殘余濃度對反應(yīng)時間的相關(guān)性進行了分析。 ( 3 ) 用s p s s 軟件分析，表明不同的進水濃度和電流強度下 l n ( c 。c ) 對時間t 的相關(guān)性顯著，說明了進水濃度和電流強度對硝基苯 的降解有較大的影響。 ( 4 ) 經(jīng)過電化學(xué)氧化裝置預(yù)處理后的實際廢水再進入s b r 反應(yīng)器 進行生化處理。 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 研究表明： ( 1 ) 電化學(xué)氧化技術(shù)處理硝基苯廢水的反應(yīng)機理主要是電極電解 和活性炭吸附的協(xié)同作用。影響因素中，隨著電流強度增大，硝基苯 的去除率相應(yīng)增加；硝基苯廢水的進水濃度的提高有利于電化學(xué)反應(yīng) 的進行；反應(yīng)時間加長有利于去除率的提高。相關(guān)性分析表明一元線 性回歸方程的相關(guān)系數(shù)大于臨界相關(guān)系數(shù)( r o 9 5 ) ，在本實驗條件下， 硝基苯的降解符合表觀一級反應(yīng)動力學(xué)模型，硝基苯的氧化降解速率 常數(shù)隨進水濃度和電流強度的增加而增大；實驗結(jié)果表明，硝基苯的 去除率達至f 9 5 以上。 ( 2 ) 廢水經(jīng)過電解處理后，改善了后續(xù)生化處理的進水條件和對 活性污泥的毒性，保證了活性污泥的處理效果，可生化性顯著提高， 廢水c o d 的去除率也大大提高。 ( 3 ) 電解后的硝基苯廢水經(jīng)過s b r 技術(shù)的生物處理，出水的c o d 達到一級排放標(biāo)準(zhǔn)。 根據(jù)電化學(xué)氧化技術(shù)降解廢水的特點，該技術(shù)適于作為前期預(yù)處 理工藝或與其它工藝相結(jié)合，以獲得更佳的處理效果。 關(guān)鍵詞：硝基苯，廢水處理，電化學(xué)氧化，動力學(xué)，s b r 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 a b s t r a c t e l e c t r o o x i d a t i o no fw a t e rc o n t a m i n a n t sh a sb e e nt o u t e da so n eo ft h e m o r ep r o m i s i n gr e m e d i a t i o nt e c h n o l o g i e sf o ri t sp r o m i n e n tv i r t u e s ，s u c ha s h i g he f f i c i e n c y , o p e r a t i o nc o n d i t i o n sc o n t r o l l e de a s i l y , o r g a n i cp o l l u t a n t s d e g r a d e dn o n s e l e c t i v e l y , n os e c o n d a r yp o l l u t i o n ，e t c s oi t c a np r o v i d e n e wt h o u g h t sa n dp a t h w a y sf o ri n d u s t r i a l i z e dt r e a t m e n to fi n d e g r a d a b l e o r g a n i cw a s t e w a t e r w a s t e w a t e rc o n t a i n i n gn i t r o b e n z e n ei sv e r yd i f f i c u l t l yd e g r a d e db y m i c r o b e m a n yc o u n t r i e sh a v er a n k e dt h i sk i n do fw a s t e w a t e ra st h ef i r s t r e s t r a i n i n g c o n t a m i n a n t o nt h eb a s i so f e x p a t i a t i o n o nt h e e l e c t r o o x i d a t i o nt e c h n o l o g y , t h er e a c t i o nm e c h a n i s m ，i n f l u e n c i n gf a c t o r s a n dk i n e t i co f i n d e g r a d a b l eo r g a n i c c o n t a m i n a n tt r e a t e d b y e l e c t r o o x i d a t i o nt e c h n o l o g yw e r es t u d i e ds y s t e m a t i c a l l y u s i n gt h er e a c t o r w i t he l e c t r o - o x i d a t i o n t e c h n o l o g y t r e a t e dt h es i m u l a n ta n da c t u a l w a s t e w a t e r c o n t a i n i n g n i t r o b e n z e n e o nt h eb a s i so f p r e t r e a t m e n t ， a d d i t i o n a l l y , t h ef e a s i b i l i t yo fb i o c h e m i c a lt r e a t i n gi nt h ee x p e r i m e n tw a s b r o u g h ti n t o e f f e c tw i t h s b rt e c h n o l o g y t h es b rt e c h n o l o g yw a s e x p o u n d e d t h ee l e c t r o - o x i d a t i o na n ds b ru n i t e dt e c h n o l o g yw a sp u t f o r w a r d w ew i s h e dt h i s s t u d yc o u l dp r o v i d e al o to fb e n e f i c i a l e x p e r i e n c e s t h em a i nc o n t e n t so fe x p e r i m e n tw e r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) u s i n gt h es e l f - m a d em e c h a n i s mw i t he l e c t r o o x i d a t i o nt e c h n o l o g y f i l l e dw i t ha c t i v a t e dc a r b o np a r t i c l e st r e a t e dt h es i m u l a n ta n da c t u a l w a s t e w a t e rc o n t a i n i n gn i t r o b e n z e n e c u r r e n ti n t e n s i t y ，r e a c t i o nt i m ea n d i n f l o wc o n c e n t r a t i o nw e r es e l e c t e dt op r o c e s s e do r t h o g o n a le x p e r i m e n t t h er e l a t i o n s h i po ft h r e ef a c t o r sa n dt h ed e g r a d a t i o no fn i t r o b e n z e n ew e r e i n v e s t i g a t e d ( 2 ) r e l a t i v i t yo ft h er e a c t i o nt i m ea n dr e l a t i v er e m a i nn i t r o b e n z e n e w a sa n a l y z e db yt h eu n i t a r yl i n e a r r e g r e s se q u a t i o na t d i f f e r e n ti n f l o w c o n c e n t r a t i o na n dd i f f e r e n tc u r r e n ti n t e n s i t ya f t e re x p e r i m e n t ( 3 ) i ta l s os h o w e dt h a tr e l a t i v i t yo fl n ( c 0 c ) a n dr e a c t i o nt i m ew a s i i i 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 p r o m i n e n c ea td i f i e r e n ti n f l o wc o n c e n t r a t i o na n dd i f f e r e n tc u r r e n ti n t e n s i t y b ya n a l y z i n gw i t hs p s ss o f t w a r e ( 4 ) w a s t e w a t e rw a sb i o c h e m i c a lt r e a t e di n t h es b rr e a c t o ra f t e r p r e t r e a t m e n t t h es t u d yi n d i c a t e st h a t ： ( 1 ) t h e m e c h a n i s mw i t he l e c t r o - o x i d a t i o n t e c h n o l o g y t r e a t e d w a s t e w a t e rc o n t a i n i n gn i t r o b e n z e n ew a sm a i n l ya s s o c i a t e de f f e c tw i t h e l e c t r o a n a l y s i s a n da c t i v a t e dc a r b o n s a b s o r p t i o n w i t l l i ni n f l u e n c i n g f a c t o r s ，t h ee f f i c i e n c yo fn i t r o b e n z e n ed e g r a d a t i o nw a sc o r r e s p o n d i n g i n c r e a s ew i t ha u g m e n to fc u r r e n ti n t e n s i t y ；t h ei m p r o v e m e n to fi n f l u e n c eo f i n f l o wc o n c e n t r a t i o nw a si nf a v o ro fp r o c e s so fr e a c t i o n ；i n c r e a s eo ft h e r e a c t i o nt i m ew a sa v a i lt ot h ee m c i e n e yo fn i t r o b e n z e n ed e g r a d a t i o n t h e r e l a t i v i t yo fa n a l y s i sp r o v e dt h a tt h ec o e f f i c i e n tw a so v e rt h ec r i t i c a l c o n s t a n t ( r o 9 5 ) t h eo x i d a t i o no fn i t r o b e n z e n ew a si nc o n f o r m i t yw i t l l a p p a r e n tf i r s t - o r d e rd y n a m i c sm o d e l i nt h ec o n d i t i o no ft h i ss t u d y , t h e c o n s t a n to f v e l o c i t yo f t h ee f f i c i e n c yo fn i t r o b e n z e n ed e g r a d a t i o ni n c r e a s e d w i t ht h ei m p r o v e m e n to fi n f l o wc o n c e n t r a t i o na n dc u r r e n ti n t e n s i t y ：t h e r e s u l ts h o w e dt h a tt h ed e g r a d a t i o no fn i t r o b e n z e n ec o u l db eo v e r9 5 w h i c hi n d i c a t e dt h a tn i t r o b e n z e n ec o u l db er e m o v e db yt h em e c h a n i s m e f f e c t i v e l y ( 2 ) t h e i n f l o wc o n d i t i o na n da c t i v a t e d s l u d g e st o x i c i t y w e r e m e l i o r a t e da f t e re l e c t r o o x i d a t i o n a l lo ft h e s ee n s u r e dt h ee f f e c t a n dt h e b i o c h e m i c a lp e r f o r m a n c eh a sb e e ni m p r o v e dal o t f i n a l l yi ti m p r o v e dt h e r e m o v e dr a t eo fc o d ( 3 ) w a s t e w a t e rc o n t a i n i n gn i t r o b e n z e n ew a st r e a t e db ys b ra f t e r e l e c t r o o x i d a t i o n c o dh a sa c c o r d e dw i t hd e m a n do fc l a s so n eo f w a s t e r w a t e re m i s s i o nc o n t r o lr e g u l a t i o n a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e ro fe l e c t r o - o x i d a t i o nt r e a t i n gw a s t e w a t e r ， w er e a l i z et h a te l e c t r o o x i d a t i o ns h o u l db ec o m b i n e dw i t ho t h e rp r o c e s s e s t oo b t a i nm o r es a t i s f i c t i e dr e s u l t s k e y w o r d s ：n i t r o b e n z e n e ，w a s t e w a t e rt r e a t m e n t ，e l e c t r o o x i d a t i o n ， k i n e t i c s ，s b r 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定， 同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版， 允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)江蘇大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部 內(nèi)容或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃 描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 本學(xué)位論文屬于 學(xué)位論文作者簽名 游6 月8 日 保密口，在年解密后適用本授權(quán)書。 不保密酊 凌守 指導(dǎo)教師簽名： p 幺砷臺年么月擴日 獨創(chuàng)性聲明 y 1 0 1 3 9 1 9 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨 立進行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的內(nèi)容以外，本論 文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文 的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本 人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名： 日期：w 占年6 月8 日 、 _ 弋 場 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章緒論 1 ，1 硝基苯廢水來源和特點 隨著社會的發(fā)展，化學(xué)工業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，人工合成的有機物種類越來 越多，人類社會在物質(zhì)世界得到極大豐富的同時，也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。 據(jù)統(tǒng)計，全世界約有8 0 的疾病與水環(huán)境的污染有關(guān)。水體中大量的污染物已經(jīng) 嚴(yán)重地威脅著人類的健康和生存。 硝基苯b ) 是高毒性物質(zhì)，它是聚氨酯材料的基本原料和精細化工的重要中 間體，主要用于染料、香料、農(nóng)藥及炸藥等行業(yè)，其毒性一般為其它化合物的2 0 3 0 倍，具有致突變性，會引起人體血紅蛋白變性，可通過呼吸道、皮膚接觸等使 人體受到不同程度的傷害。這類有機污染物若直接排放進入環(huán)境中，經(jīng)擴散和遷 移作用將對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，對人和生物都有極強的毒害作用】。含硝基苯 類化合物的廢水很難被微生物降解，許多國家都將其列為優(yōu)先控制的污染物p j 。 1 1 1 硝基苯生產(chǎn)工藝及廢水產(chǎn)生 硝基苯的性質(zhì) 硝基苯的分子式為c 6 h 5 n 0 2 ；分子量1 2 3 1 1 ；為淡黃色透明油狀液體，有苦杏 仁味；蒸汽壓為0 1 3 k p a 4 4 4 ；閃點：8 7 8 ；熔點：5 7 ；沸點：2 1 0 9 c ；不 溶于水，溶于乙醇、乙醚、苯等多數(shù)有機溶劑。 目前，硝基苯的生產(chǎn)多采用苯硝化制得。其生產(chǎn)工藝為苯與混酸( 硝酸與硫酸) 發(fā)生硝化反應(yīng)，經(jīng)過中和、水洗、初餾及精餾得到成品硝基苯1 4 】。在硝基苯生產(chǎn)領(lǐng) 域，廢水主要來自中和與洗滌過程，而洗滌廢水是硝基苯生產(chǎn)流程中最大的污染 源之一。硝基苯廢水產(chǎn)生過程見圖1 1 。 萊 混酸3 0 n a o h 硝基苯廢水 幽1 一i 硝基苯廢水產(chǎn)生過程 f i g 1 1 t h ep r o c e s sc a u s i n gw a s l e w a t e rc o n t a i n i n gn i t r o b e n z e n e 固薔 一 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 1 2 廢水特點和排放標(biāo)準(zhǔn) 硝基苯廢水中除硝基苯外，同時還含有少量苯、硝基酚、二硝基酚、硫酸鹽、 硝酸鹽等物質(zhì)。硝基苯生產(chǎn)廢水中，硝基苯的質(zhì)量濃度約2 0 0 0 m g l ；其它以硝基 苯為原料的行業(yè)，廢水中硝基苯含量一般在2 0 0 1 0 0 0 m g l 之間。含高濃度硝基苯 的工業(yè)廢水，一般成份較為復(fù)雜，含鹽量較高且具有很強的酸堿性，難以直接采 用生物法處理。 硝基苯廢水經(jīng)處理后必須符合污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)( g b 8 9 7 8 - - 1 9 9 6 ) 的一級 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的硝基苯- 2 0 m g l 的要求。 1 2 硝基苯廢水的處理技術(shù)現(xiàn)狀 目前，硝基苯廢水主要有物理和化學(xué)處理方法( 包括化學(xué)氧化技術(shù)、高級氧 化技術(shù)、物理法) 和生物降解法等。其中物化預(yù)處理既可以降低硝基苯廢水的濃 度，又可以改善其可生物降解性，為后續(xù)的生物處理創(chuàng)造條件。 1 21 化學(xué)氧化技術(shù) 化學(xué)氧化技術(shù)常用于生物處理的前處理。一般是在催化劑作用下，用化學(xué)氧 化劑處理有機廢水以提高其可生化性，或直接氧化降解廢水中有機物使之穩(wěn)定化 5 1 。其中f e n t o n 法在處理一些難降解有機物方面顯示出一定的優(yōu)越性。f e n t o n 法就 是以鐵鹽( f e ”或f e ”) 為催化劑，在h 2 0 2 存在下對有機物進行氧化降解。隨著人們 對f e n t o n 法研究的深入，近年來又把紫外光( u v ) 、草酸鹽等引入f e n t o n 法中，使 f e n t o n 法的氧化能力大大增強。f e n t o n 法氧化能力強、反應(yīng)條件溫和、設(shè)備也較為 簡單，適用范圍比較廣，但存在處理費用高、工藝條件復(fù)雜、過程不易控制等缺 點，使得該法尚難被廣泛應(yīng)用【6 j 。 目前國內(nèi)采用化學(xué)氧化技術(shù)處理硝基苯廢水，一般使用的氧化劑有次氯酸鈉、 氯氣和過氧化氫、臭氧等口】。近年來，臭氧氧化技術(shù)由于低成本的臭氧發(fā)生裝置和 臭氧處理裝置的出現(xiàn)而重新成為研究的熱點。有文獻報道：將臭氧氧化與活性炭 吸附相結(jié)合可使廢水中的芳烴質(zhì)量濃度降到o 0 0 2 嘰【8 】。利用0 3 氧化處理硝基苯 廢水，其特點是反應(yīng)速度快、去除率高，但由于臭氧在水中的溶解度較低，如何 更有效地把臭氧溶于水中已成為該技術(shù)研究的熱點。僅采用唯一的氧化劑0 3 處理 廢水缺點是耗電量大、成本較高，并且臭氧氣體有毒，質(zhì)量濃度為5 2 0 m g l 時可 能致死。 2 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 化學(xué)氧化技術(shù)中的水解過程是利用缺氧條件、在偏酸性狀態(tài)下鐵屑與酸反應(yīng) 生成的新生態(tài)氫可將硝基苯還原成苯胺類物質(zhì)。由于苯胺類物質(zhì)屬于可生化性化 合物，因而大大提高了廢水的可生化性。 1 2 2 高級氧化技術(shù) 近年來，采用高級氧化技術(shù)處理水中難降解有機物已成為研究的熱點，并且 取得了較大的進展。高級氧化技術(shù)又稱深度氧化技術(shù)1 6 ，以產(chǎn)生具有強氧化能力的 羥基自由基- o h 為特點，在高溫高壓、電、聲、光輻照、催化劑等反應(yīng)條件下，使 大分子難降解有機物氧化降解成低毒或無毒的小分子物質(zhì)【9 1 。高級化學(xué)氧化( a o p s ) 過程產(chǎn)生的o h 自由基氧化電位為2 8 0 v ，僅次于氟的2 8 7 v 。o h 自由基幾乎可以 無選擇地與任何有機物發(fā)生反應(yīng)，并將其直接氧化為二氧化碳、水和礦物鹽，不 會產(chǎn)生任何中間產(chǎn)物口o 。因此該技術(shù)具有反應(yīng)速度快、處理完全、無公害、適用 范圍廣等優(yōu)點。根據(jù)產(chǎn)生自由基的方式和反應(yīng)條件的不同，可將其分為超聲化學(xué) 氧化、超臨界水氧化、濕式氧化、光化學(xué)氧化、電化學(xué)氧化及相應(yīng)的催化氧化等。 1 2 2 1 超聲波氧化技術(shù) 超聲波是指頻率超過2 0 k h z ，人耳聽不到的聲波。試驗表明，低強度的超聲波 對生物活性具有促進作用】，超聲波的空化作用在降解水中的污染物，尤其是難 降解有機污染物上具有很強的優(yōu)勢1 1 2 1 。超聲降解水體中的化學(xué)污染物是一個物理 化學(xué)過程，其主要基于超聲空化效應(yīng)及由此產(chǎn)生的物理化學(xué)變化【1 ”，聲波的瞬時 空化可以使空化氣泡及其周圍極小空間范圍內(nèi)出現(xiàn)熱點，產(chǎn)生出5 0 0 0 k 的高溫和超 過5 0 0 a r m 的高壓，這些極端的條件可以直接或間接的作用于水中化學(xué)污染物使其 降解，這就是超聲空化的熱作用；同時一定頻率范圍內(nèi)的空化氣泡在崩潰的瞬間 作用于氣泡內(nèi)的水蒸汽，h 2 0 聲解產(chǎn)生的大量o h 和h 自由基和廢水中的難降解的 化學(xué)污染物發(fā)生反應(yīng)，使難降解物質(zhì)變成小分子物質(zhì)，即超聲波的聲化學(xué)作用； 還會產(chǎn)生很高的剪切力，促進液體傳質(zhì)，加速反應(yīng)，即超聲波的機械傳質(zhì)作用。 可見超聲波空化處理難降解污水與高級氧化技術(shù)相似，利用自由基的氧化能力， 同時超聲空化產(chǎn)生巨大的流體力學(xué)力和熱解效應(yīng)，而這些效應(yīng)有時是超聲降解的 主要機理【12 1 。工業(yè)廢水中含有大量難生物降解物質(zhì)和有毒物質(zhì)，僅靠生物處理難 以實現(xiàn)對其有效凈化，而僅靠超聲波把難降解物質(zhì)降解為穩(wěn)定的終產(chǎn)物又需要很 長的時間、耗費大量的能量，因此利用超聲波瞬間空化作用對難降解廢水進行預(yù) 處理，使難降解的大分子的物質(zhì)降解為小分子、易于生化降解的物質(zhì)，從而提高 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 污水的可生化性。采用將超聲波與生物處理方法相結(jié)合的工藝，在經(jīng)濟上更為可 行。 1 2 2 2 濕式氧化技術(shù) 濕式氧化，又稱濕式燃燒，是處理高濃度有機廢水的一種行之有效的方法。 其基本原理是在高溫高壓的條件下通入空氣，使廢水中的有機污染物被氧化，按 處理過程有無催化劑可將其分為濕式空氣氧化和濕式空氣催化氧化兩類。 ( ) 濕式空氣氧化法 濕式氧化技術(shù)( w e ta i ro x i d a t i o n ，w a o ) 最早是由美國的z i m p r o 公司提出的 “。 從2 0 世紀(jì)5 0 年代逐漸發(fā)展成為一種重要的處理有毒、有害和高濃度有機廢水的有 效方法。w a o 技術(shù)是在高溫( 1 2 5 - - 3 2 0 。c ) 和高壓( o 5 - - 2 0 m p a ) 條件下，以空 氣中的氧氣( 或臭氧、過氧化氫等) 為氧化劑在液相中將有機污染物氧化為c 0 2 和水等無機物或小分子有機物的化學(xué)過程。與超臨界水氧化相比，濕式氧化和催 化濕式氧化反應(yīng)條件較溫和( t 離差l ( 電流強度) ，溫度和反應(yīng)時間的離差 值都較小，而且數(shù)值相差不大，說明兩者對試驗指標(biāo)硝基苯去除率的影響不大。實驗 過程中，廢水的水溫是固定為某一溫度值的，所以水溫的影響暫且不予考慮，而反應(yīng) 時間在實驗中是比較容易控制的因素，因此實驗中考慮反應(yīng)時間的影響。經(jīng)過分析綜 合考慮，選出進水濃度、電流強度和反應(yīng)時間為重要的影響因子。 3 4 主要因素對硝基苯去除率影響規(guī)律的研究 通過正交試驗初步對實驗過程中的影響因素進行了判斷，明確了其中的三個 重要因素：電流強度、進水濃度和反應(yīng)時間。下面通過實驗進一步研究判斷以上 三個重要的影響因子的作用規(guī)律。 341電流強度對硝基苯去除率的影響 固定硝基苯的進水濃度，使硝基苯廢水在反應(yīng)器中經(jīng)過不同的反應(yīng)時間，每 一反應(yīng)時間內(nèi)對電化學(xué)反應(yīng)器加以不同的電流強度，分別測定出水的硝基苯質(zhì)量 濃度。試驗結(jié)果見表3 3 和圖3 1 。 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 表3 3電流強度對硝基苯的去除率的影響 t a b l e3 - 3i n f l u e n c eo f c u r r e n ti n t e n s i t yo nt h ee f f i c i e n c yo f n i t r o b e n z e n ed e g r a d a t i o n 嘗a 霉鬻m i 時間n )進水( m g 濃l 字專m 水濃g l 譬去除率( )( )( )()一7 25 4 7 29 8 1 7 1 0 0 9 b 簽9 6 墼9 4 柏9 2 9 0 - d - - 3 0 m l n - 一4 恤l n 一6 帆i “ 051 0】52 o2 ，5 電流( a ) 圖3 1電流強度對硝基苯去除率的影響 f i g 3 1 i n f l u e n c eo f c u r r e n ti n t e n s i t y0 1 1t h ee f f i c i e n c yo f n i t r o b e n z e n ed e g r a d a t i o n 由圖3 1 可知，隨著電流強度的增大，硝基苯出水的濃度降低，去除率也在 不斷增大。當(dāng)電流強度達到2 。0 a 時，硝基苯的去除率趨于穩(wěn)定，此時再增大電流， 去除率的增加不明顯。初步分析其原因，一方面隨著電流強度的增加，溶液中的o h 自由基濃度上升，硝基苯的去除率也上升，當(dāng)吸附的o h 自由基達到一定值后，失 活增多，從而限制了去除率的進一步提高。另一方面在電化學(xué)氧化硝基苯的過程 中，主要的競爭副反應(yīng)是發(fā)生在陽極表面及其附近的水分解反應(yīng)，即0 2 逸出，反 豁n 蚰他舛粥 m 舳 踮h 。：m 如8巧 5 o 5 o o 1 1 2 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 應(yīng)式如下【6 3 】： 2 h 2 0 一4 e + 4 h 、0 2 t( 3 , 2 ) 因此，為促使反應(yīng)進行并提高電氧化效率，必須保證陽極具有較高的0 2 逸出 電位，在電化學(xué)反應(yīng)器中，隨著更多的0 2 微氣泡的產(chǎn)生，促使溶液進行強制對流， 而且加速了液相傳質(zhì)速度。同時由于活性炭本身既可對硝基苯進行表面吸附，加 速反應(yīng)速度，還可起到催化作用。這一切，都加速了反應(yīng)速度，使得電解反應(yīng)加 速進行，同時對活性炭進行解吸。當(dāng)吸附、解吸、電解達到平衡時，反應(yīng)去除率 達到穩(wěn)定 6 4 1 。 從圖3 一l 可以看出，施加在反應(yīng)器上的最佳電流強度為2 0 a 。 34 2 進水濃度對硝基苯去除率的影響 固定旖加在反應(yīng)器上的電流強度2 0 a ，分別在六個不同的反應(yīng)時間下，不同 進水濃度的廢水在反應(yīng)器中處理，測定其出水濃度。試驗結(jié)果表3 - - 4 干1 圖3 2 。 表3 4 電化學(xué)反應(yīng)器降解硝基苯模擬廢水試驗數(shù)據(jù) t a b l e 3 - 4 e x p e r i m e n t a ld a t ai np r o c e s so f t r e a t i n gt h es i m u l a n tw a s t e w a t e r c o n t a i n