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焦化废水是属有毒有害、难降解的有机废水,常用的处理技术是生物处理法,但由于废水中难降解有机污染物和氨氮的存在,常规的生物处理工艺对其去除效果不甚理想,从而导致出水中难降解污染物含量较高,COD和NH3-N不能达标。本论文针对焦化废水的水质特点,拟采用离子膜电解技术进行预处理。本研究以焦化废水中主要污染物苯酚为对象,研究其氧化的最佳工艺参数及降解机理,并在最佳工艺参数下对模拟焦化废水进行电解。具体研究结果如下:
(1)苯酚的阳极氧化研究
以钛涂钌为阳极、不锈钢为阴极、3361阳膜为隔膜的电解槽中,对苯酚模拟废水进行了氧化降解研究。最佳工艺参数为:电压U=4V,NaCl=2000mg/L,pH=3,温度T=45℃。反应2h,对苯酚及COD的降解率分别为96.1%、70.9%。苯酚在该体系中的电化学氧化指数EOI=0.21,电化学需氧量EOD=1.86,电化学氧化程度x=0.63。
(2)苯酚氧化机理研究
通过对苯酚降解过程中不同时间的紫外光谱分析,说明苯酚的降解是一个较复杂的过程,反应过程经历了中间产物的产生和进一步降解。并采用GC-MS及HPLC对降解过程中废水中的有机物进行了分析,推断苯酚在该体系中的电化学的主要途径为:一是活性氯首先进攻苯环,生成各种氯苯酚,然后苯环上氯相继被·OH亲核取代或消除,生成苯醌类和各种邻羟基苯;另一是少量的苯酚直接受到电子的进攻生成酚自由基,之后,由于·OH的作用生成苯醌类。在活性氯和·OH的作用下,多羟基苯、苯醌类接着被氧化生成低分子有机酸、氯代醇和氯代烯烃,并进一步被氧化为CO2、H2O和CHCl3。
(3)离子膜电解预处理模拟焦化废水的研究
在苯酚氧化的最佳工艺参数下,对模拟焦化废水电解2.5h,苯酚、COD的去除率分别为84%、45%,当原水氨氮浓度为200.3mg·L-1时,氨氮去除率和回收率别为99.5%和96.5%,总能耗27kwh/m3。可以为后续生化处理大大减轻负担,采用该方法作为焦化废水的预处理手段比较经济合理。