氧化絮凝复合床是综合三维电极、催化氧化、混凝和吸附等作用而发展起来的水处理新技术[1-3]。该技术从三维电极的基本原理出发,巧妙地配以催化氧化技术,构成一种新的独具特色的水处理技术。
这种充分利用一些已有的原理和技术进行“巧妙的组合”达到1+1>2的目的,以求获得更佳效果的方法也是当前学术和工业领域的新思想。它是根据水中需要去除的污染物的种类和性质,在两个主电极之间充填高效、无毒而廉价的颗粒状专用材料、催化剂(或催化手段)及一些辅助剂,组成去除某种或某一类有机或无机污染物最佳复合填充材料作为粒子电极,将它们置于结构为方型或圆型的床体内。在一定的操作条件下,装置内便会产生一定数量的羟基自由基和新生态的混凝剂。这样废水中的污染物便会发生诸如催化氧化分解、混凝、吸附、络合和置换等作用,使废水中的污染物迅速被去除。
1实验部分
1.1 氧化絮凝复合床实验装置
氧化絮凝复合床装置如图1所示。
1.2 实验方法
极板表面做适当的处理,与隔膜一起放入实验装置内。经筛选合适的填料用稀酸浸泡几分钟,用自来水冲洗干净后使用。实验时将填料沥干,并将填料均匀充填于实验装置内,加入待处理的废水,通入一定流量的压缩空气,接通电源,调节电压至所需值,反应一定的时间后取样进行分析。色度和CODCr的测定见文献[4]。
2结果与讨论
2.1 影响有机污染物去除的主要因素
实验结果证明,催化剂种类、填料颗粒粒度、槽电压、电极间距离、压缩空气流量、试样的浓度、酸度、电导率和处理时间等主要物理化学因素影响着有机污染物的去除效率,电源种类及脉冲频率等物理化学因素对去除效果也有一定的影响。当然,影响最大的是填料组分。
2.2 几种废水的处理实验
2.2.1 高色度印染废水和染料废水[5,6]
控制最佳操作条件:槽电压5～15V,电极间距离30～60cm,压缩空气流量0.3m3/h,pH5.0～6.0。根据不同的废水色度和要求来选择处理时间,废水色度越高,处理时间相对来说就会越长,而且出水的pH值随着时间的推移不断升高,这是因为反应过程中持续生成了OH-,也从侧面更进一步地证明氧化絮凝复合床能有效地处理印染废水和染料废水的根本原因在于其自身在电催化的作用下产生氧化性极高的·OH,能氧化废水中的有机染料,甚至于高色度的印染废水也可以脱色。在最佳实验条件下和充分长的处理时间内,高色度印染废水和染料废水的脱色率可达99%以上,CODCr去除率也在80%以上,结果如表1和表2所示。
2.2.2 阴离子表面活性剂废水[7,8]
控制最佳操作条件:槽电压5～15V,电极间距离30cm,pH>7.0,压缩空气流量高于0.08m3/h,但不宜太高,因为通入过多的空气会产生大量气泡,增加了处理难度。废水处理前十二烷基苯磺酸钠的浓度为102mg/L,处理过程中随时间的变化情况如表3所示。
2.3 氧化絮凝复合床去除有机污染物的反应机理
氧化絮凝复合床产生的羟基自由基和新生态的混凝剂,与废水中的有机污染物发生催化氧化分解、混凝、吸附、铬合和置换等作用,使之迅速被去除。首先吸附在催化剂表面的氧通过捕获电子,形成过氧自由基离子:
O2+e→O-2(1)
进而经过溶液中的一系列反应形成H2O2:
O-2·+H+→HO2·(2)
2HO2·→H2O2+O2(3)
或O-2·+HO2·→O2+HO-2(4)
HO-2+H+→H2O2(5)
最终产生羟基自由基:
H2O2+e→·OH+OH-(6) 或H2O2+Fe2+→Fe3++·OH+OH-(7)
3结论
本法在处理过程中充分体现了清洁的水处理技术的要求和特点,它高效、快速、反应条件平和,在常温常压下即可进行反应;节约能源,能耗低;适用范围广,对各类有机物废水均有良好效果,包括医药废水、制漆废水、电镀废水、石油废水、洗涤剂废水、餐饮废水、高色度印染废水等;且操作简便,占地面积少,产生的污泥量极少,在处理含有机污染物各类废水中有着巨大的潜力和应用前景。
参考文献
[1] 朱锡海,等.氧化絮凝复合床水处理新技术的研究[J].中山大学学报(自然科学版),1998,37(4):80-84.
[2] 陈卫国,等.电催化产生H2O2和·OH机理及在有机物降解中的应用[J].水处理技术,1997,23(6):354-357.
[3] 熊英健,等.三维电极电化学水处理技术研究现状及方向[J].工业水处理,1998,18(1):5-8.
[4] 国家环保局.水和废水监测分析方法[M].北京:科学出版社,1989.
[5] 刘怡,张剑辉,梁龙武,等.高色度印染废水脱色研究[J].工业水处理,1998,18(5):15-16.
[6] Lin S H and Peng C F.Treatment of Textile Wastewater by Electrical Method [J]. Water Research,1994,128:277-282.
[7] 陈卫国,等.合成洗涤剂废水处理的一种新工艺研究[J].环境工程,1997,15(6):17-19.
[8] 祁梦兰.我国合成洗涤剂生产废水治理技术研究[J].中国环境科学,1994,14(4):296-301.
