阳极材料对电氧化及其耦合UV处理酸性氨氮废水的影响分析

作     者：黄伟俊 严樟 旷文杰 郑文笑 黄子元 马欢心 冯春华 HUANG Weijun;YAN Zhang;KUANG Wenjie;ZHENG Wenxiao;HUANG Ziyuan;MA Huanxin;FENG Chunhua

作者机构：工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室华南理工大学环境与能源学院广州510006 

出 版 物：《环境化学》 (Environmental Chemistry)

年 卷 期：2023年第42卷第11期

页      面：3645-3657,F0002页

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

基　　金：广东省基础与应用基础研究基金省市联合基金重点项目(2021B1515120077) 国家自然科学基金区域创新联合重点项目(U21A2034)资助. 

主　　题：氨氮氧化 阳极材料 电化学 UV协同 活性氯物种 

摘      要：线路板制造等行业生产加工过程中会产生酸性氨氮废水,传统的生物硝化/反硝化、物理分离、折点加氯等方法不适用于酸性条件处理.电氧化体系具有pH适应性广、药剂投加量小、绿色高效等优势,是处理酸性氨氮废水的潜在应用技术.电极材料是电化学处理氨氮废水的关键因素之一,系统探讨酸性水质影响下不同阳极的除氨性能具有实际指导意义.本研究考察Ti/RuO_(2)-IrO_(2)、Ti/PbO_(2)、Ti/SnO_(2)-Sb等3种商业电极在酸性环境下电氧化及其耦合UV体系降解氨氮性能差异,并通过分析造成差异的原因,推测酸性氨氮废水处理中UV协同强化机制.结果表明:(1)阳极析氯性能是酸性氨氮废水降解的关键因素之一,Ti/SnO_(2)-Sb阳极在pH=2时游离氯积累量为145.0 mg·L^(-1),分别是Ti/RuO_(2)-IrO_(2)阳极与Ti/PbO_(2)阳极的2.13倍及1.95倍,相对应其氨氮去除速率为Ti/RuO_(2)-IrO_(2)阳极的2.79倍,Ti/PbO_(2)阳极的1.90倍;(2)UV的引入加速了酸性氨氮废水处理,电氧化耦合UV体系较电氧化体系氨氮降解速率提高了1.98-2.67倍,结合掩蔽实验和电子顺磁共振表征,证明氯自由基物种在电氧化耦合UV体系氨氮氧化过程起到关键作用;(3)3种电极电氧化耦合UV体系实现了金属冲洗废水和氨气吸收塔清洗废水两股实际酸性废水中氨氮的有效处理;(4)尽管Ti/SnO_(2)-Sb阳极单次氧化氨氮性能最佳,但是其稳定性最差,通过比较3种阳极不同体系下去除1kgNH_(4)^(+)-N的阳极耗损费用,发现Ti/PbO_(2)相较其余两种阳极成本减少10.24-271.17倍.