三维电极-电Fenton耦合法降解硝基苯废水

第38卷第8期2010年8月华南理工大学学报(自然科学版)JournalofSouthChinaUniversityofTechnology(NaturalScienceEdition)VO1．38NO．8August2010文章编号：1000-565X(2010)08—0131—06三维电极一电Fenton耦合法降解硝基苯废水术肖凯军王新银玉容(1．华南理工大学轻工与食品学院，广东广州510640；2．华南理工大学环境科学与工程学院广东广州510006)摘要：采用三维电极一电Fenton耦合法处理硝基苯废水，考察了废水中有机物降解的影响因素及废水处理效果，并与三维电极法、普通电Fenton法去除硝基苯的效果进行了对比．结果表明：随电解时间的延长和初始pH值、极板间距、槽电压、Fe“投加量、曝气量的增加，硝基苯废水中的化学需氧量(COD)和硝基苯的去除率均呈先增后降或趋于平缓的态势；最佳试验参数为电解时间2．0h、初始pH值为3．O、极板间距6cm、槽电压30V、Fe孙投加量1．0g／L、曝气量0．8m／h；在此条件下，COD及硝基苯的去除率分别为93．1％和96．5％．文中还通过对中间产物进行气相色质谱联用分析，探讨了硝基苯的降解机理，并进一步证明了三维电极一电Fenton耦合法较三维电极法、普通电Fenton法具有更好的硝基苯类物质去除效果．关键词：废水处理；三维电极；电Fenton；硝基苯中图分类号：X703．1doi：10．3969／j．issn．1000-565X．2010．08．025硝基苯(NB)是一种典型的化学氧化难、生物降解差、有毒的有机污染物，它来源于炸药、印染、农药、医药等工业排放的废水．这类有机污染物若直接排放人环境中，经扩散和迁移作用将对环境产生严重的污染，对人和生物都有极强的毒害作用¨J．三维电极是在传统二维电解槽电极问装填粒状工作电极材料构成的，与二维电极相比，其单位体积中粒子电极的表面积极大增加，且粒子间距小，物质传质效果得到了极大改善．传统的电Fenton法存在传质效果差、电流效率低、能耗高的缺点．三维电极一电Fenton耦合法是一种高级的电化学氧化技术，它兼具三维电极和电Fenton法的优点，可以综合利用阳极的直接氧化作用、阳极产生羟基自由基的间接氧化作用及阴极产生过氧化氢的间接氧化作用．近年来，国内外学者采用三维电极一电Fenton法在垃圾渗滤液4J、染料废水l5]、苯酚废水等方面取得了很好的处理效果，但在高浓度硝基苯废水处理方面鲜有报道．文中采用钛基涂层电极为阳极、石墨电极为阴极、金属碳复合电极为填充粒子，对硝基苯废水进行预处理，研究三维电极～电Fenton法对硝基苯污染物去除率的影响因素，并与三维电极法、电Fenton法进行比较．1试验部分1．1试验水质试验所用硝基苯废水取自南京某化工厂，呈棕红色，有刺激性气味，含有邻硝基甲苯、问硝基甲苯、对硝基甲苯、邻硝基苯甲醛、邻硝基苯甲酸等大量硝基苯类副产物，成分复杂，含盐量较高．废水pH值为8．4，化学需氧量(COD)为17840mg／L，NB质量浓度为1300mg／L，色度为2000倍，Cl一质量分数为1．2％．1．2试验装置三维电极一电Fenton法的试验装置图如图1所收稿日期：2009—05—14基金项目：粤港关键领域重点突破项目(2007Z1．E6011)作者简介：肖凯军(1969一)，男，博士，教授，主要从事膜材料的制备及其应用研究．E-mail：kjxiao@yalloo．cn十通迅作者：银玉容(1969一)，女，博士生，工程师，主要从事废水的高级氧化和环境生物技术研究．E-mail：ppyryin@scut．edu．。l32华南理工大学学报(自然科学版)第38卷示．主要由电解槽、电极板、填充粒子、直流电源、曝气装置组成．电解槽尺寸为160ram×70mm×190mm，阳极采用RuO一IrO：一TiO：／Ti电极，阴极采用石墨电极，电极板规格为110mlTlx50ITlm；两板间填装600g铁碳复合电极粒子；电解电源采用直流稳压恒流电源：0～5OV，0～l0A．空气经曝气装置由电解槽底部的多孑L板均匀分布进入反应器．(a)电解装置(b)电解槽图1电解装置和电解槽示意图Fig．1Schematicdiagramofelectrolysisequipmentandelectro—lyticbath1．3试验步骤试验采用间歇静态方式．试验前先将填充粒子和石墨电极浸泡在废水中至饱和，消除吸附作用对试验结果带来的干扰．然后取500mL废水，用1％的硫酸和10％的氢氧化钠溶液调节到指定pH值，加入催化剂FeSO·7H：O，混合均匀后倒入电解槽中，向槽内曝气至溶液中溶解氧饱和后，恒流通电电解，调节pH值至9．0，静置沉淀后取上清液进行分析测试．1