电化学氧化强化溶液吸收去除苯乙烯和四氢呋喃废气

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挥发性有机污染物的排放,不但会造成极大的资源浪费,而且会对大气环境造成严重的污染,甚至会危及人体的健康。苯乙烯和四氢呋喃分别是不易溶于水与易溶于水的挥发性有机污染物,产生于化工制药等工艺过程。本研究采用电化学氧化强化溶液吸收来降解去除废气中的苯乙烯和四氢呋喃。论文主要讨论了电解液类型、氯化钠浓度、电流密度、电解液初始pH和紫外光照射等因素对电化学氧化强化溶液吸收苯乙烯和四氢呋喃去除效果的影响。并对苯乙烯和四氢呋喃电化学氧化后的产物进行了分析。实验采用的反应器为自制的圆筒式玻璃反应器,容积约为250 mL(Φ30mm×350 mm),阳极为直径10 mm,高350 mm的钌钛电极(RuO2/Ti),反应器内壁衬有一层不锈钢网作为阴极。模拟废气以鼓泡形式通过被吸收液浸没的电化学氧化区而被氧化降解。研究发现,电化学氧化强化水溶液吸收能有效去除气流中的苯乙烯和四氢呋喃。苯乙烯和四氢呋喃在氯化钠溶液中的去除率明显高于在硫酸钠溶液中。这主要归功于氯离子在RuO2/Ti电极上发生电化学氧化反应生成的活性氯(次氯酸和次氯酸盐)对苯乙烯和四氢呋喃的氧化降解。同时,相同电流密度下,采用氯化钠溶液为电解液,当氯离子的浓度在00.55mol/L范围内时,苯乙烯和四氢呋喃的去除率随着氯离子浓度的增大而增大;但当氯离子浓度进一步增大后,电化学氧化强化溶液吸收体系对苯乙烯和四氢呋喃废气的去除效果反而减弱。在氯化钠电解液中,增加电流密度,可以使苯乙烯和四氢呋喃的去除效果增加显著;但当电流密度增大至53 mA/cm2,电能耗增大的同时,电化学氧化强化溶液吸收体系对苯乙烯和四氢呋喃的去除效果增加的不是很明显。且在氯化钠电解液中,相同电流密度下,电化学氧化强化溶液吸收体系对苯乙烯和四氢呋喃的去除率随着溶液初始pH的增大而减小,在酸性氯化钠溶液中明显要高于在碱性溶液中。实验结果分析表明,在pH=1,浓度为0.55 mol/L的氯化钠溶液中,采用53mA/cm2的电流密度进行恒流电解最有利于苯乙烯和四氢呋喃的去除。当苯乙烯和四氢呋喃废气的进口浓度分别为900 mg/m3和1000 mg/m3时,两者的去除率分别可以达到84%和92%。研究还发现在氯化钠电解液中,电化学氧化强化溶液吸收达稳定状态后打开紫外灯照射,可以使苯乙烯和四氢呋喃的去除率小幅度增加。通过气相色谱-质谱联用仪对电化学氧化反应后的溶液进行检测,分析发现四氢呋喃电化学氧化后的液相产物主要为γ-丁内酯;苯乙烯的液相产物中存在苯基-1,2-乙二醇和苯甲醛。
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