催化铁内电解法混凝作用及拓展——化学除磷与去除表面活性剂的研究

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催化铁内电解法处理废水的基本原理主要是单质铁的还原反应,铁铜内电解反应,铁离子絮凝作用以及铁盐沉淀作用。以往关于催化铁内电解工艺的研究主要是利用其内电解和还原作用去除污染物,本研究将考察催化铁内电解法的混凝沉淀作用对污染物的去除情况。 催化铁内电解法处理生活污水的可行性研究表明,铁铜系统能够通过铁离子的化学沉淀作用去除污水中的磷,并通过凝聚作用去除污水中的胶体颗粒和一部分悬浮有机物。试验研究采用曝气方式强化催化铁内电解工艺的混凝作用,分别考察了以射流器和气泵作为曝气设备催化铁内电解工艺预处理生活污水过程中有机污染物和磷的去除情况。实验结果表明,在保证系统内部良好的充氧状态和紊流条件下,催化铁内电解工艺处理中性生活污水,无需调节pH值,也能取得良好的效果。对于初始COD为200 mg·L<-1>左右,磷酸盐和总磷含量分别为2 mg·L<-1>和2.8 mg·L<-1>的生活污水,经气泵曝气催化铁内电解工艺处理后,其COD去除率为41﹪,磷酸盐和总磷的去除率分别达到了73﹪和60﹪。且长期运行过程中未出现钝化、板结和堵塞等现象。 同时,本文还系统考察了催化铁内电解法去除废水中的阴离子表面活性剂(LAS)的处理效果、去除机理和影响因素。研究表明,使用100g铁刨花和10g铜丝的混合系统,处理350mL初始浓度为500mg·L<-1>的中性LAS废水,反应90min后,出水LAS浓度为100 mg·L<-1>左右,平均去除率达到78﹪。关于去除机理的研究表明铁铜构成的内电解系统无法将LAS还原,而是通过铁内电解腐蚀产生的铁离子的混凝作用将废水中的LAS去除。铁铜内电解产生的铁离子能够降低LAS的cmc,使得本身不是胶体的表面活性剂分子在较低浓度下形成胶团,而与铁离子水解而成的多核羟基配位化合物发生凝聚,通过混凝作用去除。 关于催化铁内电解法处理LAS的影响因素的研究表明,铁铜系统受pH影响小,可用于pH范围在1.5~10的LAS废水的处理。向反应溶液中加入电解质或钙离子,提高摇床转速均能提高系统对LAS的去除能力。而溶液中溶解氧的含量是影响系统处理效果的主要因素。因此保证反应系统内部良好的充氧状态,是催化铁内电解法去除LAS的关键。 实验还考察了当LAS不作为主要污染物存在于废水中时,对催化铁内电解系统还原能力的影响。研究结果表明,LAS的存在抑制了铁铜系统对活性艳红染料的还原作用。对催化铁内电解工艺的混凝作用的研究,扩大了催化铁内电解法的应用范围,同时也为生活污水和LAS废水的预处理提供了一个有效的新工艺。
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