循環(huán)電解槽電化學(xué)氧化法處理氨氮廢水的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題的日益嚴(yán)重以及逐漸嚴(yán)格的氨氮排放標(biāo)準(zhǔn),深度處理氨氮廢水的技術(shù)已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注的課題。本文采用電化學(xué)氧化法對(duì)氨氮廢水進(jìn)行深度處理,探討了不同操作因素對(duì)氨氮降解的影響,得出了氨氮降解的動(dòng)力學(xué)模型,分析了不同DSA(Dimensionallystableanode)電極材料的電催化特性,以期達(dá)到穩(wěn)定、高效的處理要求。
　　分別對(duì)三種不同材料的DSA電極(Ti/RuO2-IrO2、Ti/RuO2、Ti/IrO2

2、-Ta2O5)進(jìn)行FESEM電鏡表面形態(tài)測(cè)定、析氧與析氯極化曲線測(cè)定和不同pH和電解液下線性伏安法測(cè)定,確定電極的電化學(xué)氧化特性,通過(guò)對(duì)比,研究所選電極的表面形態(tài)與電催化性能,分析電極的優(yōu)越性。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),Ti/RuO2-IrO2和Ti/RuO2電極是析氯電極,主要通過(guò)電化學(xué)間接氧化作用去除氨氮,且由于Ti/RuO2-IrO2電極具有較高的析氧過(guò)電位,能有效減少副反應(yīng)的發(fā)生,而Ti/IrO2-Ta2O5電極是析氧電極,不適宜處理含氯離

3、子的氨氮廢水。線性伏安曲線說(shuō)明Ti/RuO2-IrO2電極在電解氯離子時(shí)受pH影響最小,具有較強(qiáng)的pH適應(yīng)性,能高效電解Cl-,生成活性氯化物降解氨氮。該電極降解氨氮的途徑主要是間接氧化作用,直接氧化作用很微弱。同時(shí)說(shuō)明,NH3分子比NH4+更易被氧化去除。綜合所有電極表征結(jié)果,Ti/RuO2-IrO2電極表面晶體均勻細(xì)小,電化學(xué)反應(yīng)前后產(chǎn)生裂痕較少,具有較好的電化學(xué)穩(wěn)定性,適宜處理含氯離子的氨氮廢水。
　　采用Ti/RuO2-I

4、rO2電極對(duì)影響氨氮降解的單因素進(jìn)行研究,分別探討了電流密度、氯離子濃度、初始pH值、氨氮初始濃度四項(xiàng)影響因素。研究得出,隨著電流密度增大,氨氮降解速率呈線性增大,但當(dāng)電流密度由16.7mA/cm2增加到20.6mA/cm2時(shí),對(duì)氨氮降解的影響不大。氨氮和總氮的降解效率隨氯離子濃度增加而增大,但從300mg/L升至400mg/L時(shí)處理效果相差不大,在無(wú)氯離子介質(zhì)中,氨氮幾乎沒(méi)有被降解。氨氮降解受初始pH影響不大,初始pH值為弱堿性(9-

5、11)時(shí),氨氮和總氮降解效率和氧化速率最大,當(dāng)pH超過(guò)12后,氨氮幾乎未被去除。綜合氨氮去除率、總氮去除率、氨氮降解速率、能耗和電流效率等指標(biāo),確定處理初始濃度為40mg/L的氨氮廢水的單因素最優(yōu)參數(shù)為:電流密度16.7mA/cm2,氯離子濃度300mg/L,初始pH中性或弱堿性。
　　綜合單因素研究結(jié)果得出,在處理初始氨氮小于80mg/L廢水時(shí),氨氮降解速率符合零級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué),確定電流密度與氯離子濃度為主要影響因素,而初始pH對(duì)