响应曲面法优化电化学耦合体系预处理焦化废水

针对焦化废水有机负荷高、生物抑制性强等特点,采用电化学耦合体系进行预处理研究。以原厂污泥制备污泥活性炭（AC）粒子电极,并表征其表面含有羟基、醚基、羰基、羧基等多种含氧官能团,有利于催化反应。考察阴极曝气对预处理的影响及降解机理分析,结果表明曝气有利于开环反应。基于Central-Composite响应曲面法考察外加电压、初始pH、曝气量、AC填充比等因素对预处理的单独影响及交互作用,并以COD去除率为评价指标。结果表明：各因子的影响显著性顺序为AC填充比 > 初始pH > 曝气量 > 外加电压,其中初始pH和曝气量的交互作用较显著。最佳运行条件为外加电压15 V,初始pH 5.8,曝气量12.4 ml·min^-1,AC填充比50%,反应时间45 min,此时COD去除率达46.8%。废水COD由4700 mg·L^-1降至2500 mg·L^-1,色度去除率为50%,B/C由0.05增至0.37,可生化性明显提高,且能耗较低为0.971 kW·h·（kg COD）^-1。研究表明,采用电化学技术能有效预处理焦化废水,并提高可生化性。     

响应曲面法优化电化学耦合体系预处理焦化废水

针对焦化废水有机负荷高、生物抑制性强等特点,采用电化学耦合体系进行预处理研究。以原厂污泥制备污泥活性炭(AC)粒子电极,并表征其表面含有羟基、醚基、羰基、羧基等多种含氧官能团,有利于催化反应。考察阴极曝气对预处理的影响及降解机理分析,结果表明曝气有利于开环反应。基于Central-Composite响应曲面法考察外加电压、初始pH、曝气量、AC填充比等因素对预处理的单独影响及交互作用,并以COD去除率为评价指标。结果表明:各因子的影响显著性顺序为AC填充比初始pH曝气量外加电压,其中初始pH和曝气量的交互作用较显著。最佳运行条件为外加电压15 V,初始pH 5.8,曝气量12.4 ml·min~(-1),AC填充比50%,反应时间45 min,此时COD去除率达46.8%。废水COD由4700 mg·L~(-1)降至2500 mg·L~(-1),色度去除率为50%,B/C由0.05增至0.37,可生化性明显提高,且能耗较低为0.971 kW·h·(kg COD)~(-1)。研究表明,采用电化学技术能有效预处理焦化废水,并提高可生化性。     

中间层为聚吡咯的复合电极深度处理焦化废水

电催化技术深度处理焦化废水仍受极板导电性和催化活性制约而无法广泛应用。本文在以掺杂锑的二氧化锡的钛网（Ti/SnO₂-Sb）为底层、以掺杂铈的二氧化铅（PbO₂-Ce）为顶层的二维结构之间插入良好导电性的非离子型高聚化合物聚吡咯（PPy），形成具有三维结构的Ti/SnO₂-Sb/PPy/PbO₂-Ce电极能够增加电流效率，提高催化活性。分别通过X射线衍射图谱、高分辨率透射电子显微镜、X射线光电子能谱和热重分析来表征电极的结构、元素的化学状态和热稳定性，通过线性扫描伏安法和循环伏安法测试电极的电化学表面行为。分析表明，铈的掺杂使极板羟基自由基（·OH）产生量有较大增幅；PPy中间层的插入增强了电极热稳定性，使电流效率提升至7.55%。电化学分析表明Ti/SnO₂-Sb/PPy/PbO₂-Ce电极具有较高的活性表面积和析氧电位。为使极板达到最佳应用条件，通过响应面法得到一组预测优化参数：电流密度161.18A/m²，电解质浓度5.90g/L，极板间距1.58cm，初始pH为9.05。在最优条件下，对焦化废水的降解效率达到90.47%，能耗为0.787kW·h/g，并据此对可能得催化氧化原理提供预测。