活性炭固定床電解槽處理苯酚廢水
新型節(jié)能活性炭固定床電解槽，即在電解槽內(nèi)裝填導(dǎo)電性能良好的活性炭作陽極。因其比表面積巨大而具有很強(qiáng)的吸附能力，大量污染物聚集在活性炭內(nèi)表面而被陽極氧化性產(chǎn)物氧化為無害物質(zhì)，且強(qiáng)大的吸附能力大大提高了氧化性產(chǎn)物的利用效果，故可顯著降低能耗。
1 試驗(yàn)
1.1 設(shè)備與材料
活性炭固定床電解槽如圖1所示。
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電極均采用石墨板，尺寸為12cm×5cm，極距為5cm；槽內(nèi)活性炭填充高度為12cm、質(zhì)量為120g；陰極與活性炭間用尼龍網(wǎng)隔開。
活性炭為QJ20型，粒度為8～14目，使用前需在清水中煮沸排除氣泡。
電解液由分析純苯酚、NaCl和自來水配制。
萬用電表為MF30型。
電流表為C46-A型。
流量計(jì)為LZB15型轉(zhuǎn)子流量計(jì)。
試驗(yàn)流程如圖2所示。蓄水箱中的溶液被泵提升后經(jīng)流量計(jì)、熱交換器進(jìn)入電解槽進(jìn)行電解，電解后的溶液再流回蓄水槽進(jìn)行循環(huán)連續(xù)電解。
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1.3 試驗(yàn)條件
① 苯酚濃度：生物法處理含酚廢水要求酚濃度≤500mg/L,而酚回收工藝要求酚濃度≥1000mg/L,對(duì)500～1000mg/L酚濃度的廢水一般采用電解法或其他氧化方法處理[1、2]，故試驗(yàn)將廢水中苯酚濃度定為500mg/L(溴化滴定法測定)。
② 溫度：試驗(yàn)溫度控制在(25±0.2)℃。
③ pH值：廢水pH值控制在中性范圍，為保證試驗(yàn)結(jié)果的可比性，須控制pH=7.8。每次試驗(yàn)配制電解液
1.4 確定工作點(diǎn)
在苯酚初始濃度C0=500mg/L、電解時(shí)間t=18min、槽電壓V=10V、[NaCl]=
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圖3表明在運(yùn)行周期數(shù)較小時(shí)苯酚去除率較高，隨著運(yùn)行周期數(shù)的增加去除率逐漸降低，最終穩(wěn)定。這是因?yàn)樵谶\(yùn)行初始除電解氧化外還有活性炭吸附作用，隨著運(yùn)行周期數(shù)的
2 結(jié)果與分析
2.1 NaCl投加量對(duì)酚去除的影響
質(zhì)量濃度為500mg/L的苯酚廢水，在槽電壓為10V、電解時(shí)間為18min條件下的試驗(yàn)結(jié)果見圖4。
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根據(jù)圖4求得dE/d[NaCl]與[NaCl]的關(guān)系表明：[NaCl]＜
試驗(yàn)結(jié)果還表明，NaCl投加量在
2.2 槽電壓V對(duì)酚去除的影響
質(zhì)量濃度為500 mg/L的苯酚廢水，在NaCl濃度為
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圖5的回歸方程為E=0.14+0.025V，r=0.997。
圖6的回歸方程為I=-0.31+0.1135V，r=0.995。則單位功率去除率(E/IV)為：
E／IV=0.14+0.025V／-0.31V+0.1135V2 (1)
由試驗(yàn)可知，隨著槽電壓的降低單位功率去除率增大，因此在保證一定電流密度的前提下，應(yīng)盡量降低槽電壓以保持較大的單位功率去除率。另外提高槽電壓可提高苯酚去除率，但去除酚所需的能量也相應(yīng)提高。
2.3 電解時(shí)間對(duì)酚去除的影響
對(duì)初始濃度為500mg/L的苯酚廢水，在槽電壓為10V、NaCl濃度為12g/L的條件下進(jìn)行電解時(shí)間t對(duì)酚去除的影響試驗(yàn)，結(jié)果如圖7所示。
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由圖7所得回歸方程為：lg(C/C0)=-0.004 2-0.0124t,r=0.999，則可得到出水酚濃度C及酚降解速率(-dC/dt)的表達(dá)式：
C=C0×10-0.0124t (2)
-dC／dt=
由式(2)、(3)可知，出水酚濃度與電解時(shí)間呈負(fù)指數(shù)關(guān)系，隨電解時(shí)間增加而逐漸降低；酚降解速率與酚濃度呈一級(jí)反應(yīng)關(guān)系，即隨電解時(shí)間的增加逐漸減小。
普通電解槽采用與活性炭固定床電解槽相同的電極材料、極板尺寸和極距，經(jīng)試驗(yàn)得到苯酚去除率與槽電壓關(guān)系、平均電流與槽電壓關(guān)系。
回歸方程分別為：E=0.16+0.026V，r=0.988;I=-0.63+0.218V，r=1。
據(jù)電解槽電耗W=IVt可得活性炭固定床電解槽電耗W1與酚去除率的關(guān)系為：
W1=(5.30-63.2 E+181.6E2)t (4)
普通電解槽電耗W2與酚去除率的關(guān)系為：
W2=(12.16-127.52 E+322.46E2)t (5)
則：W1/W2=[5.30-63.2E+181.6E2]/[12.16-127.52E+322.46E2] (6)
即在本試驗(yàn)條件下達(dá)到同樣的酚去除率時(shí)，活性炭固定床電解槽可比普通電解槽節(jié)能30%～40%，且節(jié)能率隨酚去除率增大而增大。
3 結(jié)論
① NaCl投加量在9～
② 隨槽電壓的升高酚去除率增大，但單位功率去除率明顯減小。
③ 出水酚濃度與電解時(shí)間呈負(fù)指數(shù)關(guān)系，隨電解時(shí)間延長而降低，酚降解速率與酚濃度呈一級(jí)反應(yīng)關(guān)系。
④ 在酚去除率相同的條件下，活性炭固定床電解槽可比普通電解槽節(jié)省電耗30%～40%。
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