探究三维电极处理几种模拟有机废水研究

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1、华中科技大学博士学位论文三维电极处理几种模拟有机废水研究姓名：陈武申请学位级别：博士专业：环境工程指导教师：杨昌柱20070128华中科技大学博士学位论文摘要有机物是对水质和水生态环境影响最严重的污染物之一，有机物污染是目前全球水污染最典型的特征，它不仅带来了一系列的环境问题，还严重危害人们生活和身体健康。因此，有机废水的治理已经成为现阶段环境保护领域亟待解决的问题。三维电极处理有机废水有很高的电流效率和很好的水处理效果，但目前技术还不成熟，有很多问题有待解决，如对粒子电极及主电极的研究和优选、各项操作参数的优化还缺乏系统深入研

2、究，对电化学反应历程、有机物降解的机理还没有统一认识等，因此，开展三维电极处理有机废水研究具有重要意义和价值。本论文主要研究了三维电极处理模拟有机废水的效果、降解有机物的机理、降解规律、降解反应过程动力学，同时还对三维电极与Fenton试剂法联用技术进行了研究。论文的主要研究内容和结果包括：1.三维电极处理模拟PAM废水的实验研究(1)为了研究三维电极的主电极和粒子电极，进行了去除模拟PAM废水COD效率对比实验及电镜扫描实验，结果表明，用不锈钢作三维电极的主电极对废水COD去除效率最高，不锈钢材料耐蚀性能最好；三维电极中填充的

3、活性炭确实成了粒子电极。(2)通过研究影响三维电极去除废水中PAM各种因素发现，三维电极对PAM废水COD的去除效率受主电极材料、主电极间距、电解时间和电解电流等的显著影响；三维电极在最佳条件降解0.1%PAM模拟废水有很好的效果，废水COD值由初始的1120mg/L降低到96mg/L，COD去除率达到了91%，废水中PAM含量也由1000mg/L降低到47mg/L，三维电极降解0.1%PAM废水的动力学反应为二级。2.三维电极降解废水中PAM机理研究为了弄清三维电极降解PAM的机理，分析了处理后水样中不溶物的红外光谱及2--C

4、O3、HCO3，并采用Ti(Ⅳ)-5-Br-PADAP法和比色法检测了处理后水样中的H2O2及·OH自由基，结果表明，不溶物是PAM发生分子内反应生成的环状酰亚胺结构产-物；处理后水样中有HCO3、H2O2和·OH，说明有PAM分子被彻底降解为CO2、H2O，不溶物和H2O2及·OH都是废水中PAM浓度和COD降低的原因。最后推导了·OH自由基降解PAM的可能反应历程。I华中科技大学博士学位论文3、三维电极处理L-亮氨酸废水研究(1)研究了L-亮氨酸模拟废水COD与其降解率关系，结果表明，三维电极对1.0g/L的模拟废水中L-亮

5、氨酸降解率越大，COD去除率也越大。(2)三维电极电位分布研究结果表明，反应器中电位分布是不均匀的，它受废水浓度、主电极材料、电解槽端电压等的显著影响，并且与COD去除率有关。(3)研究了各因素对三维电极处理L-亮氨酸模拟废水效率的影响。在由正交试验得到的填充活性炭和陶粒时三维电极处理1.0g/LL-亮氨酸模拟废水的最佳操作条件下，COD去除率分别为90%和88%。三维电极处理低浓度和高浓度L-亮氨酸废水时，降解反应分别为一级反应和零级反应。4、三维电极方法处理多组分氨基酸废水研究(1)三维电极处理多组分氨基酸废水规律研究表明，

6、多组分氨基酸废水体系总降解率越大，其COD去除率也越大；各组分去除难度由大到小依次为：L-亮氨酸＞L-酪氨酸＞L-精氨酸＞L-组氨酸＞L-半胱氨酸；(2)处理多组分氨基酸混合废水实验表明，二组分混合时，L-亮氨酸与L-半胱氨酸或L-酪氨酸混合时的降解率为最高或最低，废水COD去除率相应的为最高或最低；三组分混合时，L-亮氨酸+L-酪氨酸+L-半胱氨酸混合废水总降解率(55％)、COD去除率(90%)都大于L-亮氨酸+L-酪氨酸+L-精氨酸混合废水总降解率(38％)和COD去除率(84%)；四、五组分氨基酸混合时，四组分总的降解率

7、、COD去除率分别为51％、88%，均大于五组分总降解率47％、COD去除率86%；(3)分析了氨基酸的分子结构和·OH自由基与有机物反应的特点，结合氨基酸的前线轨道能隙值的大小，解释了不同氨基酸在相同条件下降解难易程度不同的原因。5、三维电极—Fenton试剂法联用技术研究研究了多种因素对三维电极—Fenton试剂法联用去除废水COD的影响，在最条件下，二者联用对模拟对苯二酚废水COD去除率达92％。在相同条件下，其处理废水效率高于Fenton法和三维电极法，对废水COD去除率分别为89%、53%和41%，说明三维电极—Fen

8、ton试剂法联用具有一定的可行性。6、三维电极处理废水可行性研究(1)三维电极分别静态处理含氨基酸和含聚合物实际废水，COD去除率分别为68%和83%；动态处理含聚合物实际废水，COD去除率达87%。II华中科技大学博士学位论文(2)用三维电极静态处理含氨基酸或