活性炭固定床电解槽处理苯酚废水.doc

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1、活性炭固定床电解槽处理苯酚废水摘要：对采用新型节能活性炭固定床电解槽处理苯酚废水的研究结果表明，NaCl投加量为9～20g/L时对酚的去除影响最大，最佳投加量为20g/L；槽电压升高会使酚去除率增加，但单位功率去除率明显减小；出水酚浓度与电解时间呈负指数关系，随电解时间增加而降低；酚降解速率与酚浓度呈一级反应关系;在酚去除率相同的条件下，活性炭固定床电解槽可比普通电解槽节省电耗30％～40％。关键词：苯酚废水活性炭固定床电解槽　　新型节能活性炭固定床电解槽，即在电解槽内装填导电性能良好的活性炭作阳极。因其比表面积巨大而具有很强的吸附能力，大量污染物聚集

2、在活性炭内表面而被阳极氧化性产物氧化为无害物质，且强大的吸附能力大大提高了氧化性产物的利用效果，故可显著降低能耗。1试验1.1设备与材料　　活性炭固定床电解槽如图1所示。　　电极均采用石墨板，尺寸为12cm×5cm，极距为5cm；槽内活性炭填充高度为12cm、质量为120g；阴极与活性炭间用尼龙网隔开。　　活性炭为QJ20型，粒度为8～14目，使用前需在清水中煮沸排除气泡。　　电解液由分析纯苯酚、NaCl和自来水配制。　　万用电表为MF30型。　　电流表为C46-A型。　　流量计为LZB15型转子流量计。1.2　试验流程　　试验流程如图2所示。蓄水箱

3、中的溶液被泵提升后经流量计、热交换器进入电解槽进行电解，电解后的溶液再流回蓄水槽进行循环连续电解。1.3　试验条件　　①苯酚浓度：生物法处理含酚废水要求酚浓度≤500mg/L,而酚回收工艺要求酚浓度≥1000mg/L,对500～1000mg/L酚浓度的废水一般采用电解法或其他氧化方法处理[1、2]，故试验将废水中苯酚浓度定为500mg/L(溴化滴定法测定)。　　②温度：试验温度控制在(25±0.2)℃。　　③pH值：废水pH值控制在中性范围，为保证试验结果的可比性，须控制pH=7.8。每次试验配制电解液10L，流量Q保持50L/h。31.4　确定工作点

4、　　在苯酚初始浓度C0=500mg/L、电解时间t=18min、槽电压V=10V、[NaCl]=20g/L的条件下进行试验，得到图3所示的苯酚去除率E与电解槽运行周期数N的关系。　　图3表明在运行周期数较小时苯酚去除率较高，随着运行周期数的增加去除率逐渐降低，最终稳定。这是因为在运行初始除电解氧化外还有活性炭吸附作用，随着运行周期数的增加，活性炭逐渐达到吸附饱和，最终只有电解氧化在起作用，因而稳定值才反映了电解氧化作用的效能，是其真正工作点。2结果与分析2.1NaCl投加量对酚去除的影响　　质量浓度为500mg/L的苯酚废水，在槽电压为10V、电解时

5、间为18min条件下的试验结果见图4。　　根据图4求得dE/d[NaCl]与[NaCl]的关系表明：[NaCl]＜6g/L时dE/d[NaCl]很小，NaCl投加量对酚去除无明显作用；[NaCl]为6～9g/L时，随[NaCl]的增加dE/d[NaCl]迅速增大，表明NaCl浓度变化对酚去除的影响逐渐增强；[NaCl]为9～20g/L时dE/d[NaCl]达到最大值，表明此时对酚去除的影响最大；[NaCl]＞20g/L时，随[NaCl]的增加dE/d[NaCl]迅速减小，表明对酚去除的影响越来越小；[NaCl]＞30g/L时，dE/d[NaCl]已经降

6、到很小，NaCl投加量的变化对酚去除不再产生影响。NaCl浓度对酚去除的影响可以解释为：[NaCl]＜6g/L时，投加NaCl的作用主要为提高溶液的电导率、减小电解槽内阻，而Cl-的放电产物Cl2对酚的氧化作用很微小；[NaCl]为6～9g/L时，NaCl浓度的增加一方面降低了槽内阻，另一方面使Cl-的放电能力增强、Cl2的生成速度加快，则对酚的氧化作用逐渐增强；[NaCl]为9～20g/L时对Cl-的放电速率影响最大，NaCl的作用主要表现在Cl-放电生成的Cl2氧化分解废水中的酚；[NaCl]＞20g/L时，随着NaCl浓度的升高Cl-活度系数减少

7、，[NaCl]的变化对Cl-放电速率的影响逐渐减少，另外生成的氯利用率较低，有一部分逸出到空气中，故造成NaCl浓度的变化对酚氧化速率的影响逐渐减弱；[NaCl]＞30g/L时，Cl2活度系数的减少和逸出两种作用均很强，致使NaCl投加量变化几乎不影响酚的去除。　　试验结果还表明，NaCl投加量在20g/L左右是经济有效的。2.2　槽电压V对酚去除的影响　　质量浓度为500mg/L的苯酚废水，在NaCl浓度为12g/L、电解时间为18min的条件下进行试验，结果如图5、6所示。　　图5的回归方程为E=0.14+0.025V，r=0.997。　　图6

8、的回归方程为I=-0.31+0.1135V，r=0.995。则单位功率去除率(E/IV)为：