工业水处理试验研究活性炭纤维电极法降解水中有机物的研究徐咏蓝李春喜吕荣湖2，王子镐1（1.北京化工大学化学工程学院，北京100029；2.石油大学化工学院环境中心，北北京102200）I丨电化学氧化作为处理废水中的有机物，尤其是生物难降解有机物的方法之一，具有广泛的应用前景。

　　采用一种新型电极活性炭纤维电极，在低的电流密度《10mA/cm2）和低的电解质浓度（0.07mol/LNa2S（）4）下，实现了对水杨酸水溶液的在线降解。同时还研究了电流密度、传质、电解质种类和浓度等因素对电解过程的影口向，并对氧化机理进行了初步的讨论。

　　I丨活性炭纤维；电解；有机废水；水杨酸I丨X703. 1||B|文章编号丨1005―随着科技的发展，人类对其赖以生存的地球的破坏也日益严重。因此，环境保护与治理引起人们的广泛关注。生物处理技术被认为是缓解这一矛盾的最有效和最经济的方法。然而，像炼油厂、焦炭厂、化工厂、食品加工厂、塑料厂等排放出来的废水，其所含的某些有机物（如酚类化合物）很难直接被生物降解。因此，需要将生物处理技术与其他方法（如臭氧氧化、电化学氧化、光氧化等）相结合来净化废水。

　　20世纪80年代以来，人们对电化学氧化技术处理难降解的有机物进行了广泛地研究〔1.与化学氧化或光化学氧化方法相比，电化学氧化方法的竞争能力主要取决于电极材料和电解池的结构（如有无离子隔膜有无循环，是二维电极还是三维电极等）。国内外有许多就电化学氧化过程动国家教委博士点专项基金资助课题（2000001001）力学、电极材料和电化学氧化产物进行了研究。这些研究中的阳极材料一般是一些金属氧化物和金属材料（如Sn2*Sb25/Ti，Ti/Ru2，Ti/Pt和Ti/Pt/Ir等）。在电解废水时，有机物浓度通常是0.浓度为0.2~2mol/L，电流密度在20mA/cm2以上。此类方法的电流密度和电解质浓度高，造成水处理费用昂贵，实际应用受到很大的限制。

　　本，在260nm附近吸收逐渐增加，说明在电解过程中，有某种中间体生成。在280间有强烈的吸收峰，随着电解的进行，吸光度逐渐降低，而溶液中无明显的其他物质存在，所以选用300nm波长来测定溶液中水杨酸浓度的变化。

　　（2）活性炭纤维氧化电极与铂电极的比较。量取300mL质量浓度为100mg/L的水杨酸（无水Na2S4浓度为0.07mol/L）倒入电解槽中，在2.32mA/cm2的电流密度下进行电解，定时在阳极区取电解过程中水杨酸溶液的紫外光谱样并测其吸光度，结果如可见，采用活性炭纤维和铂丝网复合电极，12h后，降解率可达到80%以上，而在相同时间内单独使用铂丝网电极时，降解率仅达40%左右。这主要是由于活性炭纤维的吸附作用，使阳极表面的有机物浓度显著增加，从而提高了有机物的氧化速率和降解效率。

　　不同电极下水杨酸降解率与时间的关系（3）电流密度的影响。用活性炭纤维氧化电极，电解300mL、100mg/L的水杨酸溶液（其中无水Na2S4浓度为0.07mol/L）结果见。水杨酸的降解率总是随着电流密度的增加而增加。与典型的化学氧化（如Fenton氧化反应）不同，电化学氧化可以将有机物直接氧化成CO2.电流密度的增加不仅有利于提高电极上的氧化动力学，而且能够增加某些具有极强氧化性的活性中间体的量，而这些物质在反应过程中，可降解废水中的有机物。

　　不同电流密度下降解率与时间的关系杨酸溶液（其中无水Na2SO4浓度为0.07mol/L）用恒流泵泵入电解槽中，在7.72mA/cm2下循环电解，在一定的电流密度下，电解质浓度的增加对水杨酸的降解率影响不大。曾报道在阳极上，S42可被氧化成过硫酸盐，在较高的电解质浓度范围内有利于有机物的氧化降解。本试验中，由于采用较低的电解质浓度，因此该机理并不起主导作用。

　　支持电解质浓度对降解率的影响比较了支持电解质种类对水杨酸降解动力学过程的影响。可见，在一定的电流密度下，对于水杨酸的降解，支持电解质NaCl的性能要比Na2S4好得多。说明不同的电解质，在电解过程中，会发挥不同的作用。在Cf存在时，电解过程中可能会产生Cl2、Cl*以及ClO+等具有强烈氧化性的中间体，从而增加有机物的氧化降解速度和降解率。

　　在实际废水处理中，投加电解质通常是不经济的。相反，实际废水中存在哪些无机离子，具备多大的电导率可以作为是否采用电氧化过程降解有机物的一个依据〔5〕。

　　速率的影响并不显著（如的a，b曲线），尽管提高循环速率有利于改善前期的降解速率。该实验表明这种吸附型阳极对有机物氧化过程的控制步骤是电极反应过程本身而不是传质因素。因为活性炭纤维的强吸附能力使得阳极表面始终保持着比较高的有机物浓度，因此搅拌或循环手段对消除浓差极化效应贡献的重要性降低。

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