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有机物是对水质和水生态环境影响最严重的污染物之一,有机物污染是目前全球水污染最典型的特征,它不仅带来了一系列的环境问题,还严重危害人们生活和身体健康。因此,有机废水的治理已经成为现阶段环境保护领域亟待解决的问题。三维电极处理有机废水有很高的电流效率和很好的水处理效果,但目前技术还不成熟,有很多问题有待解决,如对粒子电极及主电极的研究和优选、各项操作参数的优化还缺乏系统深入研究,对电化学反应历程、有机物降解的机理还没有统一认识等,因此,开展三维电极处理有机废水研究具有重要意义和价值。本论文主要研究了三维电极处理模拟有机废水的效果、降解有机物的机理、降解规律、降解反应过程动力学,同时还对三维电极与Fenton试剂法联用技术进行了研究。论文的主要研究内容和结果包括:1.三维电极处理模拟PAM废水的实验研究(1)为了研究三维电极的主电极和粒子电极,进行了去除模拟PAM废水COD效率对比实验及电镜扫描实验,结果表明,用不锈钢作三维电极的主电极对废水COD去除效率最高,不锈钢材料耐蚀性能最好;三维电极中填充的活性炭确实成了粒子电极。(2)通过研究影响三维电极去除废水中PAM各种因素发现,三维电极对PAM废水COD的去除效率受主电极材料、主电极间距、电解时间和电解电流等的显著影响;三维电极在最佳条件降解0.1%PAM模拟废水有很好的效果,废水COD值由初始的1120mg/L降低到96mg/L,COD去除率达到了91%,废水中PAM含量也由1000mg/L降低到47mg/L,三维电极降解0.1%PAM废水的动力学反应为二级。2.三维电极降解废水中PAM机理研究为了弄清三维电极降解PAM的机理,分析了处理后水样中不溶物的红外光谱及CO32-、HCO3-,并采用Ti(Ⅳ)-5-Br-PADAP法和比色法检测了处理后水样中的H2O2及·OH自由基,结果表明,不溶物是PAM发生分子内反应生成的环状酰亚胺结构产物;处理后水样中有HCO3-、H2O2和·OH,说明有PAM分子被彻底降解为CO2、H2O,不溶物和H2O2及·OH都是废水中PAM浓度和COD降低的原因。最后推导了·OH自由基降解PAM的可能反应历程。3、三维电极处理L-亮氨酸废水研究(1)研究了L-亮氨酸模拟废水COD与其降解率关系,结果表明,三维电极对1.0g/L的模拟废水中L-亮氨酸降解率越大,COD去除率也越大。(2)三维电极电位分布研究结果表明,反应器中电位分布是不均匀的,它受废水浓度、主电极材料、电解槽端电压等的显著影响,并且与COD去除率有关。(3)研究了各因素对三维电极处理L-亮氨酸模拟废水效率的影响。在由正交试验得到的填充活性炭和陶粒时三维电极处理1.0g/L L-亮氨酸模拟废水的最佳操作条件下,COD去除率分别为90%和88%。三维电极处理低浓度和高浓度L-亮氨酸废水时,降解反应分别为一级反应和零级反应。4、三维电极方法处理多组分氨基酸废水研究(1)三维电极处理多组分氨基酸废水规律研究表明,多组分氨基酸废水体系总降解率越大,其COD去除率也越大;各组分去除难度由大到小依次为:L-亮氨酸>L-酪氨酸>L-精氨酸>L-组氨酸>L-半胱氨酸;(2)处理多组分氨基酸混合废水实验表明,二组分混合时,L-亮氨酸与L-半胱氨酸或L-酪氨酸混合时的降解率为最高或最低,废水COD去除率相应的为最高或最低;三组分混合时,L-亮氨酸+L-酪氨酸+L-半胱氨酸混合废水总降解率(55%)、COD去除率(90%)都大于L-亮氨酸+L-酪氨酸+L-精氨酸混合废水总降解率(38%)和COD去除率(84%);四、五组分氨基酸混合时,四组分总的降解率、COD去除率分别为51%、88%,均大于五组分总降解率47%、COD去除率86%;(3)分析了氨基酸的分子结构和·OH自由基与有机物反应的特点,结合氨基酸的前线轨道能隙值的大小,解释了不同氨基酸在相同条件下降解难易程度不同的原因。5、三维电极—Fenton试剂法联用技术研究研究了多种因素对三维电极—Fenton试剂法联用去除废水COD的影响,在最条件下,二者联用对模拟对苯二酚废水COD去除率达92%。在相同条件下,其处理废水效率高于Fenton法和三维电极法,对废水COD去除率分别为89%、53%和41%,说明三维电极—Fenton试剂法联用具有一定的可行性。6、三维电极处理废水可行性研究(1)三维电极分别静态处理含氨基酸和含聚合物实际废水,COD去除率分别为68%和83%;动态处理含聚合物实际废水,COD去除率达87%。(2)用三维电极静态处理含氨基酸或含聚合物实际废水最高电耗分别为9kW·h/ kgCOD和8kW·h/ kgCOD,时空产率都为3.0kgCOD/h·m3,法拉第电流效率大小分别为1375%和1450%;动态处理含聚合物实际废水最高电耗为12kW·h/ kgCOD,法拉第电流效率为1003%。废水的原始COD越高,法拉第电流效率就越高,最大电耗就越小。