【摘 要】
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近年来,世界各国对含铬废水的治理越来越重视,尤其是含Cr(Ⅵ)废水。Cr(Ⅵ)的毒性比Cr(Ⅲ)强,不仅会对生态环境造成严重破坏还会影响人类的身体健康。国内处理废水大多数采用化学法,但化学法不仅需要投加化学药剂,还无法对废水中Cr(Ⅵ)进行有效的处理。因此选择简单、高效的直流电絮凝技术处理废水中的Cr(Ⅵ)是有现实意义的。本文首先对直流电絮凝处理废水中Cr(Ⅵ)过程中的电极板进行了选择,进行单因素
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近年来,世界各国对含铬废水的治理越来越重视,尤其是含Cr(Ⅵ)废水。Cr(Ⅵ)的毒性比Cr(Ⅲ)强,不仅会对生态环境造成严重破坏还会影响人类的身体健康。国内处理废水大多数采用化学法,但化学法不仅需要投加化学药剂,还无法对废水中Cr(Ⅵ)进行有效的处理。因此选择简单、高效的直流电絮凝技术处理废水中的Cr(Ⅵ)是有现实意义的。本文首先对直流电絮凝处理废水中Cr(Ⅵ)过程中的电极板进行了选择,进行单因素条件改变实验后用Design expert 8.0.6.1软件对其因素进行响应面优化实验,探究各因素对电絮凝实验的影响情况并优化出最佳处理参数,将实验得到的絮体进行表征机理分析。针对直流电絮凝处理50 mg/L Cr(Ⅵ)废水实验过程中反应速率慢且铁阳极板腐蚀过大的问题,本研究选择具有防腐和导电性能的聚吡咯(Polypyrrole,PPy)作为修饰涂层,对甲苯磺酸钠作为掺杂剂,采用电化学合成法制备PPy修饰铁极板,并对其作为阳极板去除50 mg/L Cr(Ⅵ)废水的效果、缓蚀效率、电絮凝过程等影响因素进行了研究与探讨。本研究得出的具体结论如下:(1)直流电絮凝处理Cr(Ⅵ)废水实验中选择Fe/Fe作为电极板,不仅处理效率高且能耗小。经响应面优化实验后最终优化结果为pH为6.9,电解质浓度107.2 mmol/L,电压4.9 V时Cr(Ⅵ)去除率最高可达96.5%。根据预测实验条件进行实验得出Cr(Ⅵ)去除率96.3%,与预测结果相差不大,证明拟合的二次多项式模型能够有效预测直流电絮凝去除废水中Cr(Ⅵ)的反应结果。(2)在铁阳极直流电絮凝处理废水中Cr(Ⅵ)实验中,通过测定总铬、Cr(Ⅵ)、Fe(Ⅱ)的含量和关系及SEM、EDS、XRD、FTIR表征结果分析我们可知,铁阳极板发生氧化反应产生过量的Fe(Ⅱ),一部分Fe(Ⅱ)将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),另一部分Fe(Ⅱ)和水合OH-生成聚合物,对Cr(OH)3进行吸附作用。因此铁阳极容易被侵蚀且消耗过快,极板需不断更换。(3)用对甲苯磺酸钠作为掺杂剂、采用电化学合成法制备PPy修饰后铁极板,通过SEM、EDS、XRD表征结果证明电化学法将聚吡咯/掺杂剂在铁极板上形成致密的PPy涂层。通过开路电位、交流阻抗、塔菲尔实验发现了 PPy修饰电极的电位、Rct、腐蚀电位均高于铁电极,证明了 PPy修饰后的铁电极较铁电极具有一定防腐性能。(4)将PPy修饰后的铁电极作为直流电絮凝反应过程中的阳极进行处理废水中Cr(Ⅵ)实验。经过单因素实验后得出的最佳实验条件:电解质浓度80mmol/L,废水pH为7,电流密度32 A/m2,电压为4 V时,PPy修饰电极对Cr(Ⅵ)去除率最高为96%,与未修饰铁阳极板最佳处理条件对Cr(Ⅵ)去除率相对一致。且随着电压的增高其缓蚀效率先降低后趋于平稳。证明了 PPy修饰后铁阳极在直流电絮凝反应中对废水中Cr(Ⅵ)有一定的防腐效果并在不同pH条件下提高了对Cr(Ⅵ)的去除速率。
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