论文总字数：18234字

摘 要

本文采用炭黑-聚四氟乙烯（PTFE）改性石墨毡阴极和钛基二氧化铅涂层电极作为阳极，构建光/电芬顿催化系统处理反渗透浓水的研究。为评价阴极电催化性能，考察了施加电流强度（4.8 mA/cm²~19.2 mA/cm²）、初始pH（3~9）、曝气量（0.4~1.0 L/min）对光电芬顿催化氧化系统中50 mM无水硫酸钠（Na₂SO₄）溶液H₂O₂产率以及随时间的变化关系，确定最佳H₂O₂产生条件：初始pH 3、曝气0.6 L/min和施加电流强度19.2 mA/cm²；然后，利用该系统开展催化处理反渗透浓水实验研究，考察了施加电流强度、初始pH、Fe² 浓度对实际废水中UV_254、COD、TOC、氨氮去除率的影响，获得优化条件：pH 3、电流强度19.2 mA/cm²、Fe² 浓度0.5 mM，结果发现实际废水参数UV_254、COD、TOC、氨氮的去除率在5 h内分别最高达到96 %、47.83 %和86.5 %。通过上述实验，本论文进一步得出光催化具有强化协同电芬顿催化过程。

关键词：电芬顿；H₂O₂；反渗透浓水；光电催化氧化；石墨毡；

Photoelectric catalytic oxidation strengthening process of coal chemical reverse osmosis concentrated water

Abstract

In this paper, a carbon black-polytetrafluoroethylene (PTFE) modified graphite felt cathode and a titanium-based lead dioxide coated anode are used to construct a photo/electro-Fenton catalytic system to treat concentrated reverse osmosis water. To evaluate the electrocatalytic performance of the cathode, examine the relationship between the applied current intensity (4.8 mA/cm²~19.2 mA/cm²), initial pH (3~9), aeration (0.4~1.0 L/min) and the 50 mM Sodium sulfate anhydrous（Na₂SO₄）in photo/electro-Fenton catalytic oxidation system and yield of H₂O₂ and time-dependent to determine the optimal H₂O₂ production conditions: initial pH is 3, aeration rate is 0.6 L/min and applied current intensity is 19.2 mA/cm²; then, use the system carried out an experimental study of catalytic treatment of reverse osmosis concentrated water, and investigated the effects of applied current intensity, initial pH, and Fe² concentration on the removal rate of UV₂₅₄, COD, TOC, and ammonia nitrogen in actual wastewater, and obtained optimized conditions: pH 3, current intensity 19.2 mA/cm² and Fe² was 0.5 mM. The results showed that the removal rates of actual wastewater parameters UV₂₅₄, COD, TOC and ammonia nitrogen reached 96%, 47.83% and 86.5% respectively within 5 hours. After above experiments, this paper further concluded that photocatalysis has an enhanced synergistic electro-Fenton catalytic process.

Keywords: Electro-Fenton; Hydrogen peroxide; Reverse osmosis concentratedwater; Photoelectric catalytic oxidation; Graphite felt.

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 前言 1

1.1研究背景 1

1.2反渗透浓水处理现状 1

1.2.1混凝沉淀法 1

1.2.2活性炭吸附法 1

1.2.3臭氧氧化法 2

1.2.4超声波氧化法 2

1.3高级氧化技术 2

1.4电芬顿技术在废水处理中的现状 4

1.5课题研究意义和方向 4

第二章 实验材料与方法 5

2.1电极的制备 5

2.2实验装置 5

2.3实验仪器和试剂 5

2.4实验方法 7

2.5分析方法 7

2.5.1 H₂O₂测定 7

2.5.2 TOC的测定 9

2.5.3 COD的测定 9

2.5.4氨氮的测定 9

第三章 实验结果与讨论 10

3.1 H₂O₂产率的影响 10

3.1.1电流对H₂O₂产率的影响 10

3.1.2曝气量对H₂O₂产率的影响 12

3.1.3 pH对H₂O₂产率的影响 14

3.1.4不同电解质对H₂O₂产率的影响 16

第四章 光电芬顿处理反渗透浓水实验 18

4.1初始pH对反渗透浓水降解的影响 18

4.2电流强度对反渗透浓水降解的影响 20

4.3初始Fe² 浓度对反渗透浓水降解的影响 22

4.4光电芬顿与电芬顿催化反渗透浓水的对比 24

第五章 结论与展望 26

参考文献 27

致谢 30

第一章 前言

1.1研究背景

煤化工废水是一种具有长链脂肪烃、多环芳香化合物、酚类、氨氮等污染物的化工废水，且难降解。反渗透技术已经应用于多个水处理领域的深度处理阶段^[1-2]。随着我国对废水排放标准的提高，甚至要达到零排放的要求，反渗透浓水的处理技术的开发成为研究热点^[3-6]。但由于污水排放标准慢慢地提高还有环境管理政策的不断完善，并且反渗透浓水对环境的危害以及潜在的危害不不停地告诫人们，直接排放的处理方法现已远远不能达不到目前环境管理政策的要求。反渗透浓水处理的重点就是去除其中的有机物，从而可以降低其对环境的危害。

1.2反渗透浓水处理现状

1.2.1混凝沉淀法

混凝沉淀法的机理通常是将混凝剂投加进反渗透浓水中，从而不停聚集细小的胶体和悬浮物使之产生沉淀，使反渗浓水中的有机物得到有效去除。铁盐和铝盐是当前经常使用到的混凝剂，但是就混凝效果而言，铁盐一般要比铝盐好，它不仅可以去除反渗透浓水中大分子有机物，而且其投加量少，但就目前而言仍存在去除率不高、消耗的药剂量大、产生的污泥量大、Fe² 在反渗透浓水中会有残留的问题。并且归于其所用化学试剂的量比较高，去除率不高，且会有较多的污泥产生的原因，因此，混凝沉淀法目前还未能在处理反渗透浓水中达到经济有效的程度。

1.2.2活性炭吸附法

活性炭吸附法吸附法基于活性炭多孔材料的吸附性能以及微孔结构和比表面积，可以选择性将特定类型的污染物从废气或者废水中分离出来，尤其改性后的活性炭等吸附剂具有更加稳定的选择性，常被用于废水处理。

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