活性炭固定床电解槽处理苯酚废水
新型节能活性炭固定床电解槽，即在电解槽内装填导电性能良好的活性炭作阳极。因其比表面积巨大而具有很强的吸附能力，大量污染物聚集在活性炭内表面而被阳极氧化性产物氧化为无害物质，且强大的吸附能力大大提高了氧化性产物的利用效果，故可显著降低能耗。
1 试验
1.1 设备与材料
活性炭固定床电解槽如图1所示。
 |
电极均采用石墨板，尺寸为12cm×5cm，极距为5cm；槽内活性炭填充高度为12cm、质量为120g；阴极与活性炭间用尼龙网隔开。
活性炭为QJ20型，粒度为8～14目，使用前需在清水中煮沸排除气泡。
电解液由分析纯苯酚、NaCl和自来水配制。
万用电表为MF30型。
电流表为C46-A型。
流量计为LZB15型转子流量计。
试验流程如图2所示。蓄水箱中的溶液被泵提升后经流量计、热交换器进入电解槽进行电解，电解后的溶液再流回蓄水槽进行循环连续电解。
 |
1.3 试验条件
① 苯酚浓度：生物法处理含酚废水要求酚浓度≤500mg/L,而酚回收工艺要求酚浓度≥1000mg/L,对500～1000mg/L酚浓度的废水一般采用电解法或其他氧化方法处理[1、2]，故试验将废水中苯酚浓度定为500mg/L(溴化滴定法测定)。
② 温度：试验温度控制在(25±0.2)℃。
③ pH值：废水pH值控制在中性范围，为保证试验结果的可比性，须控制pH=7.8。每次试验配制电解液
1.4 确定工作点
在苯酚初始浓度C0=500mg/L、电解时间t=18min、槽电压V=10V、[NaCl]=
 |
图3表明在运行周期数较小时苯酚去除率较高，随着运行周期数的增加去除率逐渐降低，最终稳定。这是因为在运行初始除电解氧化外还有活性炭吸附作用，随着运行周期数的
2 结果与分析
2.1 NaCl投加量对酚去除的影响
质量浓度为500mg/L的苯酚废水，在槽电压为10V、电解时间为18min条件下的试验结果见图4。
 |
根据图4求得dE/d[NaCl]与[NaCl]的关系表明：[NaCl]＜
试验结果还表明，NaCl投加量在
2.2 槽电压V对酚去除的影响
质量浓度为500 mg/L的苯酚废水，在NaCl浓度为
 |
图5的回归方程为E=0.14+0.025V，r=0.997。
图6的回归方程为I=-0.31+0.1135V，r=0.995。则单位功率去除率(E/IV)为：
E／IV=0.14+0.025V／-0.31V+0.1135V2 (1)
由试验可知，随着槽电压的降低单位功率去除率增大，因此在保证一定电流密度的前提下，应尽量降低槽电压以保持较大的单位功率去除率。另外提高槽电压可提高苯酚去除率，但去除酚所需的能量也相应提高。
2.3 电解时间对酚去除的影响
对初始浓度为500mg/L的苯酚废水，在槽电压为10V、NaCl浓度为12g/L的条件下进行电解时间t对酚去除的影响试验，结果如图7所示。
 |
由图7所得回归方程为：lg(C/C0)=-0.004 2-0.0124t,r=0.999，则可得到出水酚浓度C及酚降解速率(-dC/dt)的表达式：
C=C0×10-0.0124t (2)
-dC／dt=
由式(2)、(3)可知，出水酚浓度与电解时间呈负指数关系，随电解时间增加而逐渐降低；酚降解速率与酚浓度呈一级反应关系，即随电解时间的增加逐渐减小。
普通电解槽采用与活性炭固定床电解槽相同的电极材料、极板尺寸和极距，经试验得到苯酚去除率与槽电压关系、平均电流与槽电压关系。
回归方程分别为：E=0.16+0.026V，r=0.988;I=-0.63+0.218V，r=1。
据电解槽电耗W=IVt可得活性炭固定床电解槽电耗W1与酚去除率的关系为：
W1=(5.30-63.2 E+181.6E2)t (4)
普通电解槽电耗W2与酚去除率的关系为：
W2=(12.16-127.52 E+322.46E2)t (5)
则：W1/W2=[5.30-63.2E+181.6E2]/[12.16-127.52E+322.46E2] (6)
即在本试验条件下达到同样的酚去除率时，活性炭固定床电解槽可比普通电解槽节能30%～40%，且节能率随酚去除率增大而增大。
3 结论
① NaCl投加量在9～
② 随槽电压的升高酚去除率增大，但单位功率去除率明显减小。
③ 出水酚浓度与电解时间呈负指数关系，随电解时间延长而降低，酚降解速率与酚浓度呈一级反应关系。
④ 在酚去除率相同的条件下，活性炭固定床电解槽可比普通电解槽节省电耗30%～40%。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
