论文部分内容阅读
为解决传统微电解在应用中带来的填料结块、流失,出水返色等问题,本论文中共研制两种球型微电解填料,一种为利用铁、活性炭粉以及水泥等制备得到的免烧型微电解填料（cement micro electrolytic filler,简称CMEF）;另外一种为将处理后的核桃壳,铁粉、硅酸钠、腐殖酸钠作为原料,经高温煅烧后制得焙烧型微电解填料（wanult shellµ electrolytic filler by the method of calcination,简称WMEF）,其中,核桃壳是被研磨为粉末后加入到原料中,在反应中替代活性炭作为电极材料与铁构成微电解。研究内容包括:第一,以对亚甲基蓝的去除率为考察目标,确定填料的最佳制备条件;第二,在最佳制备条件下制备微电解填料,将其应用于去除浓度为10 mg/L的亚甲基蓝,并优化微电解反应条件;第三,联合微电解填料和过氧化氢（H2O2）处理亚甲基蓝;第四,考察填料循环使用性能;第五,球型微电解填料对亚甲基蓝的降解研究,得到以下结论:（1）CMEF最佳制备条件:铁碳质量比1:1,蒙脱土含量20%,水泥含量20%,酵母与糖质量比1:2,酵母含量为5%。制备出粒径为8 mm的免烧型微电解填料（CMEF）,其抗压强度为1.192 Mpa,亚甲基蓝去除率为78.66%。（2）WMEF最佳制备条件:铁与15%的ZnCl2溶液处理好的核桃壳粉质量比为1:1,腐殖酸钠20%,硅酸钠15%,煅烧温度设定为800℃,烧制3 h。制备出5 mm的焙烧型微电解填料（WMEF）,其抗压强度为0.659 Mpa,亚甲基蓝去除率为85.12%,比表面积较大,为82.4508 m2/g。（3）利用X射线衍射（X-Ray Diffraction,即XRD）、扫描式电子显微镜及能谱仪（Scanning Electron Microscorp,即SEM;Energy Dispersive Spectrometer,即EDS）分析填料球的结构与成分,结果表明:CMEF、WMEF用于反应后铁元素含量减少。CMEF、WMEF表面粗糙,有孔隙结构存在,便于填料中的活性分子与污染物接触反应。（4）研究CMEF、WMEF用于处理亚甲基蓝的反应条件,结果发现,设置溶液pH为3,取最优条件下制备的填料CMEF、WMEF各25 g,分别以1、0.6 L/min的速率曝气充氧,反应120 min后,CMEF、WMEF对10 mg/L的亚甲基蓝去除率最佳,分别为89.55%、95.90%,出水颜色透明。（5）加入H2O2会明显增强CMEF、WMEF对亚甲基蓝的去除效果,且反应迅速,联合技术对10100 mg/L浓度范围的亚甲基蓝都能去除80%以上;CMEF、WMEF可在相同条件下连续重复利用三次,去除效果稳定。（6）传统微电解、CMEF、WMEF相同条件下处理亚甲基蓝,考察反应过程中Fe2+含量变化、TOC去除率,对水样进行紫外-可见光谱（UV-vis spectroscopy）扫描分析。结果表明,CMEF、WMEF在处理亚甲基蓝过程中降解效果呈先逐渐增长后稳定的趋势,出水易分离。与传统微电解相比,填料球的亚甲基蓝去除率最终可达到与之相同的程度,避免了填料板结、堵塞现象的出现。