UV辅助下电化学氯化氧化降解高盐有机废水的研究

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随着社会的不断进步,工业的快速发展,各类有机废水的排量也逐年剧增,特别是来自有机化学生产行业、印染纺织行业、石油航天化工行业、皮革制造等行业排放的高盐有机废水,因其具有盐分含量高、有机物浓度高而且毒性强、成分复杂、可生化性低等水质特点,给生态环境带来问题的同时也加大了工业污水处理的难度。
  针对高盐有机废水的处理,UV辅助电化学氯化氧化(EC/UV)技术具有良好的应用前景。但UV/EC系统处理高盐废水时还存在一些问题亟待解决,其中卤素有机物的生成是阻碍该技术应用的主要瓶颈之一。针对该问题,本文基于两种解决思路进行相关研究,其一是将有机污染物最大程度的矿化;其二是通过调控自由基的的产生来控制反应产物,将污染物进行定向转化为回收的物质,资源回收。
  基于以上思路,本文以对硝基苯酚(4-NP)为模型有机污染物,在盐度为1%(电解质组分:NaCl、Na2SO4)的高盐度条件下,利用EC/UV技术就以下几方面对进行了相关研究:(1)为了达到最大程度的矿化,对比了不同体系中高盐有机废水中有机物的降解与矿化,并摸索出最佳矿化条件。(2)为了实现自由基产生可控,本文借助自由基探针及其降解动力学模型首次对EC/UV体系中的主要自由基(HO?、Cl?、ClO?)的稳态浓度进行了测定,并分析了其随pH条件的变化规律;(3)进一步分析了不同pH条件下4-NP的降解机理及其在pH=3时可能降解途径。
  1.对比紫外辐射(UV)、电化学氧化(EO),电化学氯化氧化(EC)、紫外辅助电化学氧化(EO/UV)、紫外辅助电化学氯化氧化(EC/UV)体系对4-NP进行降解与矿化。研究表明单纯的UV及EO对4-NP的降解及矿化作用甚微,而EC/及EC/UV能10min内将4-NP快速降解,但EC/UV对4-NP的矿化能力远大于电化学氯化氧化。这表明EC/UV较其他体系更适用于盐有机废水中的污染物的有效去除以及单纯以污染的降解率为污染物去除指标不能很好的反映污染物的有效去除。
  2.我们探究了EC/UV对4-NP的最优矿化条件,其最优电流密度(j)、氯离子浓度、pH分别为10mA/cm2、75mM和pH=3。
  3.通过自由基探针实验结合动力学模型首次研究了EC/UV体系中各活性物种稳态浓度随pH的变化。研究结果表明HO?、Cl?的稳态浓度随着pH的增加而减小,ClO?在任何pH条件下的稳态浓度均远大于HO?、Cl?的稳态浓度,其浓度在酸性条件下最大,中性条件下最小。
  4.我们分析了在不同pH条件下各活性物种在4-NP降解过程中所起的作用。通过自由基捕获实验表明在所有pH条件下,4-NP的降解是由游离氯(HClO/ClO-)主导的,首次发现在EC/UV体系中,除HO?、Cl?外,ClO?也参与了4-NP的降解,在pH=7的条件下,ClO?对4-NP降解的贡献最为明显。
  本文工作主要针对EC/UV处理中卤素有机物生成的问题,提出对污染物矿化及转化思路并做了相关研究工作,为EC/UV体系中自由基可调可控,污染物定向转化、资源回收,最大程度减少卤素有机物的生成的相关研究奠定了基础。
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