阴极改性电芬顿法处理柴油废水的研究

作     者：李中健 

作者单位：沈阳建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡俊生

授予年度：2019年

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] 

主      题：除油 电-Fenton法 阴极改性 电极性能 

摘      要：含油废水是公认的处理难度很高的工业废水,伴随石油化工的发展有大量无法满足排放要求的废水进入水体,传统生物方法对于此类废水的处理效率低,效果不理想。我国大部分地区仍然使用的工艺已经无法满足目前以及未来的环境要求。科研人员对此进行了大量研究实验。其中电-Fenton法以它高效、反应快速的特点受到了大量关注。本论文选取电-Fenton法对模拟柴油废水进行处理,选取石墨电极作为阴极,铁电极作为阳极,考察最优反应条件,得出在含油废水浓度为100mg·L-1的情况下,pH=3,电解电压12V,Na2SO4浓度为20g/L,反应时间1h。通过正交实验得到各影响因素影响程度关系为油初始浓度值pH值电解电压电解质浓度。在最佳实验条件下,油去除率可以达72%,COD去除率达70.13%。并在石墨电极的基础上,受过氧化氢燃料电池的启发,选取硝酸和磷酸以及磷酸氢氨溶液对石墨电极改性,以期提高电极过氧化氢产量和电流效率。在最佳反应条件下,石墨电极经0.3mol·L-1HN03和H3PO4的混合溶液改性的C(NP)电极过氧化氢产率提升幅度最大,在反应进行60min时相比未改性石墨气体扩散电极H2O2产率提升40.2%,在处理含油废水时具有更好的处理效果,在反应进行60min时除油率达79.6%,相比传统石墨电极除油率提升10%左右。COD去除率达76.3%,相比未经改性电极,提高幅度约为6%。本论文同时对改性工艺进行初步研究,在实验条件不变的情况下,当石墨与聚四氟乙烯质量比为2:1时,电极对溶解O2的还原产生H2O2的催化活性最高。采取350℃对电极进行煅烧,可以很大程度提高电极对O2的还原产生H2O2的催化活性。同时电极物理强度提升明显。采用石墨阴极的电-Fenton法处理模拟含油废水的过程一级反应动力学方程为:ln(C0/Ct)=0.0171t+0.0091,(速率常数为0.0171min-1,线性相关系数为 R2=0.9719),符合一级反应动力学模型。采用C(NP)改性阴极的电-Fenton法处理模拟含油废水的过程一级反应动力学方程为:ln(C0/Ct)=0.0184t+0.4118,(速率常数为0.0184min-1,线性相关系数为R2=0.9187),符合一级反应动力学模型。