3.2 pH的影響
以三元電極SPR為陽極材料,電流密度為10A/dm2,Cl-濃度為2 000 mg/L,以SBR反應器出水為試驗水樣,調(diào)節(jié)溶液的pH值分別為4和8,電解試驗結(jié)果見圖3。
圖3表明,酸性條件下的電解反應更有利于對COD的去除。一般,電解氧化過程中有大量的CO2產(chǎn)生,在水溶液中達到水解平衡,生成CO32-和HCO3-,而它們與·OH基團的反應速度要高于OH基團氧化溶液中有機物的速度。酸性條件下,化學平衡的移動不利于溶液中CO32-和HCO3-的存在,從而間接促進了電解反應對COD的去除。從圖3中還可看出,COD被去除60%以后,氧化速度呈減緩趨勢,這是由于滲濾液中易氧化物質(zhì)被先行氧化而導致后階段氧化速度放慢。
3.3 Cl-濃度的影響
由于電極氧化過程中間接氧化起了很重要的作用,Cl-濃度的影響就成了不可忽略的因素。以三元電極SPR為陽極材料,電流密度為10A/dm2,以SBR反應器出水為試驗水樣,溶液的pH值為8,Cl-濃度分別為2 500、5 000和10 000 mg/L時的COD和NH3-N的電解去除結(jié)果分別見圖4和圖5。
由圖4和圖5的結(jié)果可見,Cl-的存在對COD及NH3-N的去除影響明顯,隨著Cl-濃度的增加去除率也明顯增加,這說明間接氧化作用在COD及NH3-N的去除過程中起著主要作用。比較圖4和圖5發(fā)現(xiàn),NH3-N的去除主要發(fā)生在電解氧化反應的前1 h,該時段內(nèi)COD僅有約30%被去除。圖解同時也說明COD的組分中約70%是相對難降解的,而直到NH3-N被去除后,此部分COD的去除才迅速增加。由此可見,電解過程中的高濃度NH3-N必會影響到COD的去除效率,如能在處理前通過其他方法(如吹脫)去除NH3-N,則有利于COD的去除,同時也會大大節(jié)約電能。
3 4電流密度的影響
合適的電流密度對電解氧化反應效率的影響是顯而易見的,而過高的電流密度會導致能源浪費。以SPR為電極材料,電流密度為5、7.5、10、12.5A/dm2,以SBR反應器出水為處理對象,對照了未補充和補充Cl-濃度至5 000 mg/L時的處理結(jié)果,見圖6、圖7。
圖6表明,低Cl-濃度時,電流密度對COD及NH3-N的去除影響不大;電流密度為2.5A/dm2時,陽極表面出現(xiàn)棕色沉淀物,這可能是由于有機物在較弱的氧化作用下發(fā)生了聚合作用而形成的聚合物。圖7表明,高Cl-濃度時,COD及NH3-N的去除率隨電流密度的增加而增加,這是由于電流密度高時,陽極的電極電位也高,相應的電解氧化反應也越強。這同時也進一步表明,間接氧化在電解氧化過程中起主導作用。實際操作時,應結(jié)合運行費用和處理效果綜合考慮。
3.5 適宜條件下的電解效果
經(jīng)SBR處理后的滲濾液,調(diào)節(jié)pH值為4,Cl-濃度為5 000 mg/L,選擇電流密度為10 A/dm2,SPR三元電極為陽極,電解時間為4 h,處理結(jié)果如表3。
表3 SBR處理后的滲濾液電解效果
項目 |
COD(mg/L) |
NH3-N(mg/L) |
色度(倍) |
處理前 |
693 |
263 |
200 |
處理后 |
65 |
未檢出 |
≤30 |
去除率(%) |
90.6 |
100 |
85 |
4 結(jié)論
電解氧化法對垃圾滲濾液的深度處理具有較好的 應用 前景。電解氧化過程中,NH3-N被優(yōu)先去除,其次是COD;電解氧化反應在一定濃度Cl-存在時,以間接氧化為主,與直接氧化作用并存;SPR三元電極的處理效果優(yōu)于DSA二元電極和石墨電極;酸性條件比堿性條件更有利于電解氧化作用對COD及NH3-N的去除;Cl-濃度高時,氧化去除COD及NH3-N的效果好;電流密度高時,有利于間接氧化作用的發(fā)生。適宜的電解氧化條件是:pH值為4,Cl-濃度為5 000 mg/L,電流密度為10A/dm2,SPR三元電極為陽極,電解時間4 h。COD及NH3-N濃度分別為693 mg/L和263 mg/L時,COD去除率為90.6%,NH3-N的去除率為100%。
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