15噸/天地埋式污水處理設(shè)備
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對(duì)于electro- Fenton 反應(yīng),pH 是重要的影響因素之一。構(gòu)成electro- Fenton 反應(yīng)的方程式如式(4)所示。在pH 為2.8 時(shí),從Fenton 反應(yīng)中產(chǎn)生的·OH 是zui大的[5],因此,在以Fe2+ 為催化劑的electro- Fenton 反應(yīng)中,通常選擇pH 的條件為3。Diagne[6]等人以碳?xì)譃殛帢O,通過曝O2 進(jìn)行氧還原反應(yīng)生成H2O2 與Fe3+ 構(gòu)成electro-Fenton 體系降解甲jidui硫磷(MP)。實(shí)驗(yàn)考察了溶液pH 和陰離子種類對(duì)降解效果的影響,結(jié)果表明,在pH 為3 時(shí),electro- Fenton對(duì)污染物的礦化效果的是的,而陰離子的種類對(duì)其礦化也是有影響的,在高氯酸和硝酸介質(zhì)中對(duì)污染物的降解效果優(yōu)于硫酸和鹽酸介質(zhì),這是由于在硫酸和鹽酸介質(zhì)中會(huì)形成鐵的復(fù)合物,抑制的污染物的降解。
Fe2++H2O2→Fe3++·OH+OH-
Dabesgvar等人也研究了電解質(zhì)中陰離子的種類,對(duì)降解效果的影響。其在陰極電勢為- 0.5V/SCE,以石墨氈為陰極,F(xiàn)e3+ 為催化劑,降解染料Orange Ⅱ,結(jié)果表明,降解效果按ClO4-、Cl-、SO42- 的順序依次降低。他們?nèi)藶檫@是由于Cl- 和SO42- 可以溶液中的鐵離子形成鐵的絡(luò)合物,而降低了有效鐵離子的濃度,此外SO42- 還是·OH 的淬滅劑。
陰極材料的影響
溶液中溶解氧和空氣在適當(dāng)陰極材料上發(fā)生的兩電子兩還原反應(yīng),使得電生成H2O2 可以應(yīng)用于污水處理。目前發(fā)現(xiàn)的可用于陰極的材料有汞電極、石墨電極、氣體擴(kuò)散電極和三維電極。所謂三維電極是指相對(duì)于體積ju有很大的表面積的電極,像是碳?xì)帧⒒钚蕴坷w維(ACF)、網(wǎng)狀玻璃碳(RVC)、碳海綿和碳納米管等。
15噸/天地埋式污水處理設(shè)備由于汞電極ju有毒性,因此現(xiàn)在很少應(yīng)用。對(duì)于碳電極來說,其是無毒的,而且對(duì)于析氫反應(yīng)的過電勢較高,對(duì)于H2O2 的降解有低的催化活性,此外其ju有較好的穩(wěn)定性、導(dǎo)電性[1],因此被廣泛研究。但是,氧氣在溶液中的溶解度是很低的,因此氣體擴(kuò)散電極和三維電極逐漸發(fā)展起來。
氣體擴(kuò)散電極(GDE)ju有細(xì)小的多孔結(jié)構(gòu),這些結(jié)構(gòu)有利于溶液中的溶解氧滲濾到電極內(nèi)部。這些電極擁有大量的表面活性電位,有利于O2 快速還原和H2O2 的累積。劉栓等[8]以石墨烯與聚四氟乙烯混合壓片制成的石墨烯電極為陰極,在pH 為3 時(shí)降解羅丹明B(RhB)和2,4- 二氯*。結(jié)果表明,石墨烯氣體擴(kuò)散電極電極相對(duì)于石墨擴(kuò)散電jiju有更好的降解效果。Marco Panizza[9]等人應(yīng)用購買的氣體擴(kuò)散電極降解茜素紅溶液,考察了Fe2+、應(yīng)用電流、溶液pH 和溫度對(duì)其降解的影響,并分析了降解的機(jī)理。
相對(duì)于二維電極,三維電極可以縮短反應(yīng)時(shí)間和提高反應(yīng)速率。三維電極的制備一般是采用流動(dòng)床、固定床或是多孔材料實(shí)現(xiàn)的,其中多孔材料被廣泛的應(yīng)用于廢水的處理。Li [10] 等人將Fe@Fe2O3 負(fù)載于ACF 上制備成陰極降解羅丹明B(RhB),考察了降解效果隨pH 和陰極電勢的影響。
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催化劑的影響
根據(jù)催化劑的狀態(tài)不同可electro- Fenton 法分為均相electro-Fenton 和異相electro- Fenton。均相electro- Fenton 是指反應(yīng)的催化劑與溶液是均一的,即所用的催化劑是液態(tài)的,而異相electro-Fenton 是指反應(yīng)的催化劑與溶液不是均一,即所用的催化劑為固體。
均相electro- Fenton 的研究發(fā)展較早,研究較多,體系較成熟。但均相electro- Fenton 存在一定的缺陷,包括反應(yīng)條件苛刻(pH=3),隨著反應(yīng)的進(jìn)行會(huì)形成鐵催化劑會(huì)發(fā)生絡(luò)合而失活,影響反應(yīng)的效果。因此異相electro- Fenton 發(fā)展起來,其克服了均相electro- Fenton反應(yīng)條件苛刻,催化劑絡(luò)合失活和穩(wěn)定性差的缺點(diǎn),因此被廣泛研究和應(yīng)用。Xu[11]等人研究了用零價(jià)鐵納米顆粒作為催化劑降解4-氯- 3- 甲ji*(CMP),在降解過程中考察了pH、CMP 初始濃度、零價(jià)鐵用量和H2O2 濃度對(duì)其降解效果的影響情況,結(jié)果表明,在0.5g零價(jià)鐵催化劑和3.0mM H2O2 條件下,降解的*條件為pH為6.1,CMP 初始濃度為0.7mM。這表明在偏中性的條件下,異相催化劑仍有很高的催化降解效果,說明異相electro- Fenton 可應(yīng)用較寬的pH 范圍內(nèi)。
除了Fe2+/Fe3+ 外,其他金屬也可電催化產(chǎn)生·OH。Zhang[12]等人應(yīng)用蒽醌磺酸鹽/ 聚吡咯制備的陰極和CuO/Al2O3 構(gòu)建異相electro-Fenton 降解偶氮染料。結(jié)果表明該體系*條件為溶液pH 為4.3,陰極電勢為- 0.4V,氧氣量為0.4ml/min,CuO 負(fù)載量為5.78wt%,反應(yīng)溫度為70℃,CuO 煅燒溫度為450℃時(shí),降解效果。該文章為其他金屬催化劑催化污染物的降解提供了依據(jù)。此外,二元或多元金屬催化劑也被廣泛關(guān)注。Xia[13]等人采用共沉淀法制備了Fe- Cu 二元金屬氧化物負(fù)載的Al-MCM- 41 催化劑,用于*的礦化研究。