摘要
染料废水是一种难处理的工业废水，它有着很高的色度，也含有大量难降解的有机污染物。将三维电极技术和电芬顿技术进行耦合，一方面可以提高反应效率，另一方面也能够提高羟基自由基等氧化剂的生成量。其中，粒子催化剂是三维电极电芬顿技术的核心。本论文以工业废弃物钢渣作为粒子催化剂，构建三维电极电芬顿体系处理染料废水，对钢渣粒子三维电极电芬顿技术降解亚甲基蓝的工艺参数进行优化，同时对反应的机制进行初步研究，又以亚甲基蓝模拟废水作为目标废水，比较三维电极电芬顿法和二维电极电芬顿法对上述废水的处理效果和电化学能耗。而后又将体系应用到其他模拟染料废水的处理中以探究三维电极电芬顿法是否可以广泛应用于染料废水的处理中。这将为此法的工业化应用提供实验依据。本论文的研究工作如下： 优化了三维电极电芬顿反应器中影响亚甲基蓝去除的一系列因素，研究了不同pH下溶液的铁离子浓度变化，探究了羟基自由基捕获剂对处理效果的影响，探究了钢渣的循环使用性能。结果表明：钢渣粒子三维电极-电Fenton体系降解亚甲基蓝的最优反应条件是：溶液起始浓度10mg·L-1，电流密度15mA·cm-2，电解质浓度0.15M，初始pH值4，钢渣投加量4g，曝气量4L·min-1，极板间距4cm。亚甲基蓝溶液中浸出的铁离子浓度随着溶液初始pH值的升高而减小，证明羟基自由基主要来自于钢渣中的非均相电芬顿反应。投加叔丁醇后，亚甲基蓝降解率比不投加叔丁醇时减少了35.865%，这说明投加叔丁醇后，亚甲基蓝的降解受到了很大的抑制。而叔丁醇是羟基自由基的猝灭剂，说明体系失去羟基自由基之后，亚甲基蓝降解受到很大影响。也就说明羟基自由基对亚甲基蓝处理效果的影响起着主要作用。钢渣经过多次循环后，体系对亚甲基蓝的去除率不断减小。但钢渣粒子在循环5次之后，对亚甲基蓝的去除率仍在80%以上，说明钢渣粒子的重复利用性能优良，在工业化应用中很有潜力。 比较了三维电极电芬顿法和二维电极电芬顿法对亚甲基蓝模拟废水的处理效果，并通过建立能耗数学模型来比较两种方法的电化学能耗。而后又以钢渣粒子三维电极电芬顿体系降解中性橙、直接红棕、活性翠兰等染料，结果表明：在其他反应条件均相同的情况下，与二维电极电芬顿法相比，三维电极电芬顿法具有更短的反应时间，更快的反应速率，更高的电化学效率。在亚甲基蓝去除率较高时，三维电极电芬顿法仍然比二维电极电芬顿法更加节约能耗。钢渣粒子三维电极电芬顿体系对以中性橙为代表的中性染料、直接红棕为代表的直接染料、活性翠兰为代表的活性染料均表现出优良的降解效果。
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