电催化臭氧技术去除高盐废液中有机物研究

作     者：陈安妮 郭强 殷炎颖 李井峰 包一翔 吴敏 易世祚 王建兵 王会姣 

作者机构：北京低碳清洁能源研究院煤炭开采水资源保护与利用全国重点实验室 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2024年

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：国家自然科学基金资助项目(52100019) 中央高校基本科研业务费专项资金(2023ZKPYHH04) 

主　　题：矿井水高盐废液 有机物脱除 电催化臭氧技术 邻苯二甲酸二甲酯 反应机理 

摘      要：矿井水高盐废液产生于废水零排放过程，由于其成分复杂，有机物含量高，它的处理已成为世界性难题，研发高盐废液中有机物高效脱除技术迫在眉睫。电催化臭氧技术作为一项新型高级氧化技术，具有高效、灵活、环境友好的特点，为高盐废液中有机物深度脱除提供了一种颇具前景的技术选择。基于此，本研究首先采用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）对西部某矿区矿井水高盐废液中的有机物进行了解析，共检测到15种有机物，可分为大环硅氧烷、酯类、腈类和酰胺类，其中邻苯二甲酸二甲酯（DMP）这种酯类化合物显示出很强的峰信号，峰面积占比20.38%。因此，DMP被选作矿井水高盐废液中的特征污染物，用于电催化臭氧技术的去除动力学和反应机理研究，在此基础上进一步探究电催化臭氧技术处理实际高盐废液的技术和经济可行性。研究结果显示，DMP由于其较低的臭氧反应活性，很难被常规臭氧技术高效去除。而电催化臭氧技术通过将电化学原位产过氧化氢与臭氧技术耦合，可以将反应体系中的羟基自由基(·OH)浓度提升1个数量级，因此可以明显加速和强化废水中特征污染物DMP的去除。理论计算显示，·OH进攻DMP的优势活性位点是苯环上的C4和C8点位，与检测出的降解产物结果一致。在实际矿井水高盐废液处理方面，电催化臭氧技术相较传统电化学和臭氧技术，显示出最高的有机物矿化效率和最低的能量消耗，初步论证了该技术在高盐废水有机物深度脱除方面的技术和经济可行性，显示出良好的应用前景。