电化学氧化深度处理头孢合成废水二级出水试验研究

【摘要】本课题以头孢合成废水二级出水为研究对象，采用电化学氧化法进行深度处理试验研究。重点考察石墨电极、DSA电极为阳极的电化学性能，确定最佳阳极及其工艺控制参数，在此基础上分别考察其与自制C/PTFE电极、石墨毡电极及修饰石墨毡电极组合的电化学性能，并确定最佳电极组合及其工艺控制参数，为实现废水达标排放提供技术参考。主要试验结论如下：(1)选用石墨板电极、两种DSA电极（钛涂钌电极和钛涂钌铱电极）三种阳极，以石墨板为阴极进行电化学氧化试验。结果表明钛涂钌铱为阳极效果最好，最佳反应条件为电流密度0.1A/cm2、极板间距2cm、电解质(NaSO4)浓度0.4mol/L和保持原水pH值不调节，电解60min后，头孢合成废水二级处理出水的COD可由259.49mg/L降低至119.25mg/L，电流效率为18.79%，能耗为233.67kWh/kgCOD，出水水质可满足《化学合成类制药工业水污染物排放标准》(GB21904－2008)要求；其COD去除动力学方程为：ln(c0/ct)=0.0147t-0.0462，其相关系数R2=0.9931，近似符合一级动力学方程。(2)以钛涂钌铱电极为阳极，以自制的C/PTFE电极和石墨毡电极为阴极进行试验，结果表明石墨毡电极优于C/PTFE电极。钛涂钌铱/石墨毡电极组合的最佳参数为电流密度0.06A/cm2、极板间距为3cm、电解质(NaSO4)浓度为0.3mol/L和不调节pH，电解60min后，COD可由原来的263.15mg/L降低至117.91mg/L，COD去除率可达到55%以上，电流效率可达到32%以上，能耗为72.29kWh/kgCOD，出水可达标排放。此时处理头孢合成废水二级出水的COD去除动力学方程为：ln(c0/ct)=0.0171t-0.0462，其相关系数R2=0.9854，近似符合一级动力学方程。(3)采用蒽醌和2-乙基蒽醌对石墨毡电极进行修饰，以钛涂钌铱电极为阳极，进行电化学氧化试验，结果表明，2-乙基蒽醌修饰电极的电化学氧化效果优于蒽醌修饰电极和石墨毡电极，其最佳参数为电流密度0.06A/cm2、极板间距为4cm、电解质(NaSO4)浓度为0.2mol/L和不调节pH，电解60min后，COD可由原来的263.15mg/L降低至117.62mg/L，COD去除率可达到55%以上，电流效率可达到32%以上，能耗为51.54kWh/kgCOD，出水可达标排放，其COD去除动力学方程为：ln(c0/ct)=0.0166t-0.1284，其相关系数R2=0.9769，近似符合一级动力学方程。(4)通过对比不同电极组合的电化学性能，以废水达标排放(COD<120mg/L)为参照，最佳电极组合为钛涂钌铱/2‐乙基蒽醌修饰石墨毡电极组合，电流效率无显著提高，但能耗却大大降低，仅为51.54kWh/kgCOD，吨水处理成本约为5.15元。
【作者】郭亚斌；
【导师】李再兴；王勇军；
【作者基本信息】河北科技大学，环境工程，2014，硕士
【关键词】头孢合成废水二级出水；深度处理；电化学氧化法；电极优选；能耗；

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