高压脉冲电絮凝.doc

《高压脉冲电絮凝.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、高压脉冲电絮凝－光Fenton处理高浓度含磷有机废水一、前言磷为常见元素，在地壳中的含量约为0.118%。磷普便存在于生物体的细胞、骨胳和牙齿中。磷在自然界中都是以各种磷酸盐的形式出现，它们分为正磷酸盐、缩合磷酸盐（焦磷酸盐、偏磷酸盐和多磷酸盐）及有机结合的磷（如核酸、卵磷脂、植酸及各种磷脂酸）[1]。磷是构成动植物和人体所必需的元素，与生命体密切相关，是新陈代谢过程必不可少的元素。一般天然水体中磷酸盐含量不高，化肥、冶炼、电镀、合成洗涤剂等行业的工业废水及生活污水中常含有较大量的磷。但水体中磷含量超过0.2mg/L，可造成藻类及其他浮游植物的过度繁殖，从而形成富营养化，

2、造成湖泊、河流的透明度降低，水质变坏[2-3]。目前国内外常用的除磷方法[4]有：化学沉淀法[5]（包括钙法除磷和混凝辅助化学沉淀法）、生物法[6-8]（包括A/O工艺[9]、A2/O工艺[10-11]、SBR工艺[12-13]、氧化沟工艺[14-16]、生物膜与活性污泥相结合除磷新工艺[17-18]、BCFS工艺[19-20]、A2N工艺[21]、MSBR工艺[22]）、吸附法[23-28]、离子交换法[29-30]、电化学除磷[31-36]、Fenton除磷[37-40]及光Fenton除磷[41-43]等。本文将电化学与光Fenton两种方法结合起来，使用高压脉冲电

3、凝机产生大量的催化剂Fe2+，减少H2O2的用量，从而大大提高除磷效率。传统电解法采用低电压，大电流，很久以来，受电极材料的限制，电催化氧化降解有机物过程中的电流效率低，电能消耗很高，难以应用于实际。而高压脉冲电凝法（HVES）[44-47]是刚好相反，是采用高电压，小电流，采用电化学原理，借助外加高电压作用，产生电化学反应，把电能转化为化学能。经电凝高备即可对废水中的有机或无机物进行氧化还原反应，进而凝聚、浮除，将污染物从水体中分离，可有效地去除电镀综合废水中的磷酸盐等。高压脉冲电凝机工艺优点：1、设备占地面积少，约0.5m2/tH2O/d（约为一般生物处理的1/5）；

4、2、设备成本低，操作费用低；3、操作方便简单，维护容易；4、是一种清洁处理方法，没有二次污染，去除率高，选择性强；5、因应水质水量变化时，调整灵活，应变快速；6、耗电量少（约为传统电解法的1/10）；7、极板所解离出的Fe2+具有超强混凝作用，约为一般化学药剂的5倍效能；8、定期自动将阴阳极板互换与活化，可撕裂极板钝化膜，延长电极寿命，耗材少；9、电解过程中产生的O2、H2小气泡具有特殊气浮功能，约为一般气浮法的三倍效能；10、与其他工艺改造灵活结合，效能事半功倍。Fenton法是以人名来命名的为数不多的无机化学反应中的一种，它是由化学家FentonHJ于1893年发现的

5、[48]。FentonHJ经混合H2O2与Fe2+得到，这二者的混合溶液具有强氧化性，可以将当时很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为无机态化合物，氧化效果很明显。此后半个多世纪中，人们对这种氧化性试剂的应用报道并不多，原因是Fenton试剂的氧化性极强，一般的有机物可完全被氧化为无机物。而作为有机合成所需的选择性氧化剂，Fenton试剂氧化性太强了，难以有所作为。直至它在降解持久性有机污染物方面表现出独特的优势，它可以将大分子有机物降解为小分子有机物或直接氧化成无机物CO2和H2O[49-50]。Fenton法（即H2O2/Fe2+）以H2O2为氧化剂，Fe2+为催

6、化剂来催化H2O2的反应[51]。H2O2在无催化物质存在下反应速率较慢，可是当有Fe2+存在时，其反应激烈并产生大量羟基自由基，氧化能力仅次于氟。具有强氧化能力的·OH可氧化水中难分解性有机物，使其由大分子分解成小分子。另外，Fe2+被氧化成Fe3+产生混凝沉淀，将大量有机物凝集而去除。但Fenton反应仍存在一些缺点，如产生的·OH少，而HO2·多，且HO2·的氧化性较弱。因此，有学者采用UV光来进行改善Fenton反应的缺点。H2O2/UV可有效用于氧化多种有机物已经被证明，但其缺点是反应速率慢，故结合Fenton反应快速的优点，于是发展起来所谓的光Fenton，即

7、H2O2/UV/Fe2+，亦即反应体系在光的照射下，可以提高其处理效率和对有机物[52-55]的降解程度，降低Fe2+的用量，保持H2O2较高的利用率。高压脉冲电凝法与Fenton法结合的报道甚少[56]，本文采用高压脉冲电凝法与光Fenton结合处理高浓度含磷有机废水，处理后的水质可以达标排放。二、原理高压脉冲电凝机原理：1、可溶性阳极（Fe极板）通以直流电后，阳极失去电子后，形成金属离子Fe2+，反应式如下：Fe–2e-=Fe2+(1)2、废水进行电解时，当电压达到水的分解电压（1.23V）时，在阴极和阳极上分别析出氢气和