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聚酯是化纤工业的重要品种之一。在聚酯生产过程中会产生大量的高浓度乙醛废水,由于乙醛的生物毒性,严重影响后续生物处理单元,需找到一种预处理方法,降低废水中乙醛浓度,以利于后续生物处理。经过探索性实验,发现采用电催化氧化法能较好的降解废水中的乙醛,可以作为乙醛废水的预处理单元。本课题设计了一系列实验,对电催化氧化技术处理乙醛废水的影响因素进行了系统研究,确定了最佳工艺参数,并探讨了废水降解机理。
本课题采用自制电化学反应器,以钛镀钌电极作为阳极,以不锈钢电极作为阴极,取得了较好的去除效果和稳定性。本研究的处理结果总结如下:
1.电催化氧化法处理乙醛废水的影响因素有:槽电压、电流、辅助电解质浓度、温度、乙二醇浓度、初始pH值、极间距、电极材料、循环时间、循环流速等。其中,槽电压、电流、辅助电解质浓度、初始pH值、循环时间等因素对乙醛降解效果影响较为明显。当槽电压为28V、电流为0.4A、循环流速为100ml/min,循环时间为60min时,1000mg/L的乙醛去除率约为47.6%。而乙二醇浓度、温度、极间距等因素对去除效率影响较小。
2.通过顶空气相色谱分析,发现反应产物中有多种氧化还原产物及乙醛聚合物,但是这些有机物的毒性均小于乙醛,从而表明电催化氧化法能减轻生物处理单元的负担(如环戊烷,三聚乙醛等环境毒性均小于乙醛,其中乙醛:口服-大鼠LD50:661 mg/kg,皮下-小鼠LD50:560mg/kg;环戊烷:口服-大鼠LD50:11400 mg/kg,口服-小鼠LD50:12800 mg/kg;三聚乙醛:口服-大鼠LD50,1530mg/kg,口服-小鼠LD50;2750 mg/kg)。
3.通过对电化学动力学的研究表明,在反应开始的前30min,乙醛的电化学反应符合一级反应动力学,且反应速率常数受温度和电流密度影响较小。乙醛废水的电催化氧化动力学方程为v=-dc/dt=kCa。