快離子導體的制備及其在三維電極法處理造紙廢水中的應用研究.pdf

1、造紙廢水排放量大且處理成本較高。經(jīng)傳統(tǒng)二級處理（物化處理、生化處理）后的廢水中高毒性有機污染物含量仍然很高，且很難被降解。這給人類及環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展帶來了嚴重的影響。本研究首先制備合成了成本較低的鈉基無機膨潤土（Na-bent）、還原性強、導電性好納米零價鐵（nZVI）、膨潤土結合（負載、插層）納米零價鐵（B-nZVI）三種快離子導體，并對其結構進行了電導率和X射線衍射圖譜分析（XRD）、環(huán)境掃描電鏡（SEM）結構性能表征。結果發(fā)現(xiàn)B-

2、nZVI粒子中，膨潤土的層間距有所增大，說明一部分零價鐵進入了膨潤土層間。另一方面零價鐵（Fe0）在膨潤土表面分布更加均勻，能有效降低被氧化的可能性。三種快離子導體中，其導電性也最好。用三種快離子導體在相同條件下吸附降解廢水。通過對這些快離子導體的結構、電導率的表征和對廢水吸附降解結果對比可知，B-nZVI快離子導體性能更好。
　　將B-nZVI快離子導體作為粒子電極，分別與石墨惰性極板和鋁絮凝極板組成為三維電極系統(tǒng)，用三維電極法

3、對造紙工業(yè)二沉池外排廢水深度降解。并研究了電解時間、槽直流電壓、極板間距、粒子電極用量、廢水初始pH值等因素對廢水的生化需氧量（CODCr）、色度、木素濃度等指標降解率的影響。實驗得出了兩種三維電極系統(tǒng)不同的最佳實驗條件：石墨三維電極系統(tǒng)中最佳電解時間=50min，槽電壓=30V，極板間距=4cm，廢水初始pH=3，粒子投加量=0.2g時，CODCr去除率86.5％（降為40mg·L-1），色度去除率83.3%，95.7%木素被去除。鋁

4、三維電極系統(tǒng)中電解時間=40min，工作電壓=25V，極板距離=4cm，粒子電極投加量=0.2g，廢水初始pH值=5，此時COD去除率為91.1%，色度去除率93.3%，木素去除率96.4%。最終，廢水CODCr能降為24mg·L-1，符合排放標準。而且，由于極板的工作機理不同，快離子導體在兩種三維系統(tǒng)中重復利用性也有所不同。針對降解效果好的廢水，通過氣質聯(lián)用儀（GC-MS）檢測分析其中有機污染物的組成情況，并與原廢水進行對比，并通過面

5、積歸一再積分法定性的分析出了廢水處理后有機污染物的去除率，進一步證明了快離子導體在應用到三維電極系統(tǒng)中，對造紙廢水深度降解是可行有效的。
　　最后，探討了B-nZVI快離子導體應用在兩種不同的三維電極系統(tǒng)中，不同的處理廢水的機理：石墨電極導電性較好，但是對廢水僅有電解氧化作用，且陰極產(chǎn)氣體量少，H2O2產(chǎn)量也少。Al電極不僅能起到電解氧化的作用，還能起到氣浮和電絮凝的作用。兩個系統(tǒng)中都存在電芬頓效應，這可能是其中最關鍵的反應機理。