摘要
近年来硝基苯类废水的排放量逐渐增加，其有机负荷高、色度高、酸度高、可生化性低并伴有毒性，通常为高盐度废水，普通工艺处理技术难以对硝基苯类废水有较好的处理效果。因此，对硝基苯类废水的处理工艺研究具有重要意义。微电解技术通过还原降解硝基苯，对该类废水的处理效果显著，但传统微电解材料通常面临以下两个问题:填料易板结钝化;仅在酸性条件下有较好的处理效果。针对以上问题，本研究制备了一种新型三元微电解陶粒，考察了该材料对硝基苯废水的降解效果，并深入探讨了硝基苯的降解机理。 首先以污泥碳板为基体，采用电镀的方式制备镀铜碳粉（Cu@C）,考察了铜离子浓度和电流密度对镀层形貌、电镀速率及电流效率的影响，采用SEM-EDS、XRD测试对Cu@C进行表征。结果表明:在铜离子浓度为0.10mol/L、电流密度为10.0mA/cm2的条件下，电镀时间与镀层重量成正比，镀层和基体结合紧密。随后通过对钻井泥浆进行热失重分析确定烧结条件，以Cu@C、废铁屑、钻井泥浆为原料制备新型三元微电解陶粒（Fe-Cu@C陶粒）。 以硝基苯降解效果筛选最佳镀铜率，并通过单因素实验考察硝基苯初始浓度、溶液pH、曝气条件对硝基苯降解效果的影响，并在最佳工艺条件下考察了该材料的连续运行性能。结果表明:镀铜率为5％时Fe-Cu@C陶粒的水处理性能最佳，在硝基苯初始浓度为100mg/L,运行pH=3,氮气曝气的条件下，反应运行90min对硝基苯的去除率可达到97.67％;并且该材料也展现出了良好的连续运行性能，经连续运行5次，对硝基苯废水的去除率仍高于80％,且经酸洗后材料性能恢复良好。 采用SEM-EDS、XRD、XPS等测试对反应前后的Fe-Cu@C陶粒进行表征，结果表明:经连续运行后的陶粒表面附着了大量铁的氢氧化物，其中Fe0被大量消耗生成FeOOH,少量单质铜在连续运行过程中也难免被氧化。结合CV、GC测试对硝基苯的降解机理进行研究表明，硝基苯在酸性无氧条件下，依次被还原为亚硝基苯、苯基羟胺和苯胺，最终主要被絮凝作用去除。
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