本文選題：電氧化　切入點：電鍍廢水　出處：《浙江工業(yè)大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：電鍍廢水作為一種典型的重金屬廢水,其產(chǎn)生量大、危害性強的特點,對環(huán)境造成日益嚴重的污染。其中金屬絡合物性質(zhì)穩(wěn)定、毒性強,難以通過沉淀法直接去除。電化學氧化可對重金屬絡合物進行有效破絡合處理,并能有效改善廢水的可生化性。但仍存在電化學反應的傳質(zhì)問題,限制了電氧化的處理效率和電流效率。本文引入超重力概念,設計了一種新型的網(wǎng)板式超重力電化學反應器(RMDE-HER),強化電氧化反應過程。通過電極旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力,促進電極表面液膜快速更新,強化電氧化傳質(zhì)過程,提高處理效率和電流效率,降低能耗;避免了普通平板電極中電流密度分布不均勻的問題。以含Cu、Ni和Cr金屬絡合物的實際電鍍廢水為實驗對象,重點考察了電流密度、旋轉(zhuǎn)電極轉(zhuǎn)速和溶液pH值等宏觀工藝參數(shù)對RMDE-HER處理效率的影響。研究結(jié)果表明:增大電流密度能提高破絡合率,但當其超過10 mA·cm-2時,將明顯降低破絡合負荷提高能耗。破絡合率隨著旋轉(zhuǎn)電極轉(zhuǎn)速增加而增加,但當轉(zhuǎn)速從200 rpm增至400rpm時,傳質(zhì)效果未繼續(xù)增強甚至有削弱的趨勢。在pH=3.0-12.6范圍內(nèi)具有較好的破絡合效果,酸性或堿性條件均促進破絡合作用,均比中性條件下破絡合效果好。由于酸性溶液抑制了析氧副反應,而堿性條件促進生成·OH、·HO2等活性基團。Cu金屬絡合物的去除遵循一級反應動力學模型,在pH=11.0時反應速率最快,其反應速率常數(shù)為-0.0448 min-1。在最佳工藝條件電流密度為10 mA·cm-2、旋轉(zhuǎn)電極轉(zhuǎn)速為200 rpm和pH=11.0條件下,電解90 min后,Cu、Ni和Cr金屬絡合物破絡合率分別達到98.09%、95.57%和96.10%,其對應破絡合的電能消耗分別是106.04 k W·h·kg-1、518.29 kW·h·kg-1和938.12 kW·h·kg-1。另外,RMDE-HER可有效改善難生物降解廢水的可生化性;考察了電流密度和轉(zhuǎn)速對實際廢水的CODCr和B/C比值的影響。在最佳工藝條件電流密度為10 mA·cm-2和旋轉(zhuǎn)電極轉(zhuǎn)速為200 rpm下,電解90min后,廢水的B/C比值從0.20提高至0.48,也可有效降低CODCr;具有較好的改善廢水的可生化性的效果。
[Abstract]:Electroplating wastewater, as a typical heavy metal wastewater, has the characteristics of large amount of production and strong harmfulness, which causes increasingly serious pollution to the environment. It is difficult to remove the complex directly by precipitation. Electrochemical oxidation can effectively break the complex of heavy metals and improve the biodegradability of wastewater. However, the mass transfer problem of electrochemical reaction still exists. The treatment efficiency and current efficiency of electrooxidation are limited. In this paper, the concept of hypergravity is introduced and a new type of grid plate type high gravity electrochemical reactor is designed to enhance the electrooxidation process. The centrifugal force is generated by rotating the electrode. Promote the rapid renewal of the liquid film on the electrode surface, strengthen the mass transfer process of electrooxidation, improve the treatment efficiency and current efficiency, reduce energy consumption; The problem of uneven distribution of current density in common plate electrode was avoided. The actual electroplating wastewater containing Cu Ni and Cr metal complex was used as the experimental object, and the current density was mainly investigated. The effects of rotating electrode speed and pH value of solution on the treatment efficiency of RMDE-HER were studied. The results show that increasing the current density can increase the breaking complexing rate, but when the current density is higher than 10 Ma 路cm-2, The breaking complexation rate increased with the increase of rotating speed of the rotating electrode, but when the rotational speed increased from 200 rpm to 400rpm, The effect of mass transfer has not been further enhanced or even weakened. In the range of pH=3.0-12.6, the effect of breaking complexation is better, and the acid or basic conditions promote the breaking of complexation. Because acidic solution inhibited the side effects of oxygen evolution, while alkaline conditions promoted the removal of 路OH, 路HO2 and other active groups. The removal rate of Cu metal complexes followed the first-order reaction kinetic model, and the reaction rate was the fastest at pH=11.0. The reaction rate constant is -0.0448 min-1. Under the optimum conditions, the current density is 10 Ma 路cm ~ (-2), the rotating speed of the rotating electrode is 200 rpm and pH=11.0. After 90 min electrolysis, the breaking complexation rate of Cu Ni and Cr metal complexes reached 98.09% and 96.1057%, respectively, and the electric energy consumption corresponding to breaking the complex was 106.04 kW 路h 路kg-1U 518.29 kW 路h 路kg-1 and 938.12 kW 路h 路kg-1.In addition, RMDE-HER could effectively improve the biodegradability of refractory wastewater. The effects of current density and rotating speed on the ratio of CODCr to B / C of wastewater were investigated. Under the optimum conditions of current density of 10 Ma 路cm-2 and rotating electrode speed of 200 rpm, electrolysis was performed for 90 minutes. The increase of the ratio of B / C of wastewater from 0.20 to 0.48 can also effectively reduce the COD _ (Cr), and has a better effect of improving the biodegradability of wastewater.
【學位授予單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X781.1

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本文編號：1558935