论文部分内容阅读
针对传统铁炭法处理工业废水中产生板结,导致效率降低的问题,本论文提出了双极还原的铁炭还原法,并设计了新型电还原法的双极反应器。本实验选用卤代芳烃的代表物质1,4-二氯苯(1,4-DCB)作为研究目标物质。本文研究了铁炭双极还原法的主要工艺条件,包括水力停留时间(HRT),处理负荷,pH值以及搅拌对1,4-二氯苯处理效果的影响。研究发现,最佳的停留时间为30min,处理负荷为50ppm,最佳的进水pH值为3;电极反应主要集中在处理前的10min;对比阳极和阴极的处理效果发现,阴极的处理效果明显优于阳极,比如在处理时间为10min,pH7的条件下,阳极阴极的1,4-二氯苯去除率分别为53%和78%;同时发现,pH值对阳极的影响要大于对阴极的影响;在阳极进水pH值从3到9的变化中,其1,4-二氯苯的处理效率从70.3%降低到35.3%,而阴极进水pH从3到9的变化中,其1,4-二氯苯的处理效率从85.7%降低为74.4%。本课题研究了电极参数对铁炭双极还原法处理效果的影响,考察了铁炭比,铁比表面积对1,4-二氯苯处理效果的影响;研究发现,在铁炭比为4:1时,阴阳极的处理效果最优为88%;铁的比表面积对1,4-二氯苯的降解没有明显影响,但是铁粒径对其影响明显,粒径太小会阻塞传质,影响流动,容易板结。在相同条件下应采用大粒径的颗粒。电解质的种类和浓度也是影响铁炭双极还原法的重要因素。双极还原法处理1,4-二氯苯与传统铁炭内电解法相比,在保证处理效率的基础上,不易板结,可长时间运行。在相同的最佳条件下运行一周,其阴极的处理效率保持在80%以上,而传统铁炭内电解法的处理效率则从最初的91.6%降低为43.8%。本实验对双极还原的机理做了进一步的研究。首先通过离子色谱对出水分析,发现1,4-二氯苯中氯的最终降解是以离子形式存在;反应30min,测得氯离子浓度为6.2ppm,其中氯的反应去除率达64%。通过对出水进行总炭和GC-MS分析发现,总炭的去除率为61.8%和82.9%。结果表明1,4-二氯苯的降解有3种途径,部分1,4-二氯苯降解完全成为氯离子和二氧化碳,部分降解为小分子有机氯,还有部分1,4-二氯苯通过絮凝和电聚集方式去除。分别推导了阳极和阴极电极反应,对反应机理做了初步推导;并对1,4-二氯苯的反应动力学模型做了初步假设,其降解过程符合一级动力学方程;对铁炭双极还原法做了简单的运行成本计算,每吨废水成本大约0.6元,低于其它常用方法。