文档介绍：电化学方法现场产生H2O2的影响因素及其废水处理应用
姜成春1,张佳发2,李继2
1. 深圳职业技术学院建筑与环境工程学院,广东深圳 518055;2. 哈尔滨工业大学深圳研究生院城市与土木工程学科部,广东深圳 518055
摘要:建立了以石墨碳棒为阴极,Pt为阳极,饱和甘汞电极为参比电极,Na2SO4为支持电解质溶液的H2O2制备三电极体系。对电流密度、pH值、通氧流量、支持电解质浓度和极间距等主要参数对生成H2O2的影响进行了单因素轮换试验研究,并采用正交试验方法对这些因素进行了分析。结果发现,pH值对生成H2O2的影响最为显著,支持电解质浓度和通氧流量也具有较大影响,极间距影响不明显,电流密度则存在着最佳值。通过试验获得的最优参数组合为:pH=,电流密度= mA·cm-2,通氧流量= L·min-1,支持电解质浓度= mol·L-1,极间距=6 cm。在该参数组合条件下,采用电-Fenton法对活性染料Red MX-5B进行脱色和矿化试验,初始Fe2+ mmol·L-1,电解180 min,脱色率可达90%以上,但矿化率不高(<25%)。因此,提高矿化率是染料废水处理在未来的主要课题。
关键词:电-Fenton;过氧化氢;影响因素;染料;脱色
中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2006)03-0503-04
随着石油化工、医药、农药和染料等工业的发展,废水中难降解有机化合物的数量与种类逐渐增加,已成为水污染控制的一个难题。为了实现对水体中有机物的有效去除,基于产生羟基自由基的高级氧化技术应运而生,而高级氧化技术中又以Fenton法(H2O2+Fe2+)倍受人们的青睐,它可有效处理醚类、硝基苯酚类、氯酚类、芳香族胺类、多环芳香族等多种有机污染物[1]。目前在传统Fenton法基础上开发出了新型的photo-Fenton(光-Fenton)、electro-Fenton(电-Fenton)和photo-electro- Fenton(光电-Fenton)法,特别是后面两种方法,因为可以采用电化学方法现场产生H2O2,因而受到更大的关注。它们比需要外投H2O2的其他Fenton法具有显著优点:(1)可藉电解方法现场生成H2O2,省去了添加H2O2的麻烦,同时避免了H2O2贮存与输送中潜在的危险性;(2)喷洒在阴极的氧气或空气可提高反应溶液的混合程度;(3)Fe2+可由阴极再生,故污泥产量少;(4)有机物降解因素较多,除电化学产物羟基自由基的间接氧化外,还有阳极直接氧化-电混凝和电絮凝作用。
电化学方法现场产生H2O2(式1)是电-Fenton和光电-Fenton反应的核心,该反应的历程如下[2]:首先,溶解氧被还原成超氧化离子(superoxide ion),O2-·(式2);O2-·在酸性溶液中能与H+迅速反应生成过氧化氢基(peroxyl radical),HO2·(式3);HO2·不稳定,最终形成H2O2(式4)。
O2 + 2 H+ + 2 e- ® H2O2 (1)
O2 + e- ® O2-· (2)
O2-· + H+ ® HO2· (3)
2HO2· ® H2O2 + O2 (4)
显然,研究生成H2O2的若干主要影响因素对理解和调控电