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電化學反應器處理含油廢水

電化學反應本質上是一種在固液界面上發生的異相電子轉移反應,所以固液界面面積、電極電勢和電極表面反應物種的形態及濃度是決定反應速度(電流)的基本因素。常見的電化學反應器多是二維反應器,根據工作電極和輔助電極的形式,其又可分為平板式、圓筒式和圓盤式等反應器。其中,二維平板式反應器由于具有結構緊湊、體積電流密度大(時空產率高)、槽壓低等優點,而被廣泛應用于電化學工業中。

  當電解液中電導率較低時,二維電極處理效果不理想,需要投入大量電解質以增強降解效果,加大了處理費用。而三維電極是一種新型的電化學反應器,它是在傳統二維電解槽電極間裝填粒狀或其它碎屑狀工作電極材料并使裝填工作電極材料表面帶電,成為新的一極,即第三極,克服了二維電極電解槽的面積體積比小、傳質速度慢等缺點,提高了電流效率和水處理效果。較為典型的是三相流化床電極反應器,它由于床層顆粒的劇烈擾動使電解液濃度趨于均勻,顆粒表面的傳質膜厚度得到有效降低,結合了吸附、表面催化、氧化還原等多種過程,從而大大提高污水的處理效果。

  目前,對電化學反應器的研究還不夠深入,大部分的設計數據都還停留在實驗室規模,而且工藝分析也不夠成熟。反應器的結構不同,其處理效果也就會不同,應根據不同需要設計出合理的二維、三維甚至多維反應器并優化操作參數以取得效果。可通過改變現有反應器的結構,設計出科學而緊湊的床體結構,選擇更加合適的填料,優化各項操作參數,進一步改進反應器的性能,另外還應提高電化學反應器的自動化程度。

  采用摻釕金屬氧化物電極的平行板反應器氧化降解苯酚,并考察了初始pH值、溫度、支持電解液濃度、電流密度、流率和初始苯酚濃度對去除率的影響。結果,當苯酚初始濃度為200mg/L、COD值為480mg/L時,去除率分別達到99.7%、88.9%。

  通過計算流體動力學參數來確定如何放置電極、入口管、出口管的位置。結果發現,反應器的所有反應效率幾乎都與湍流強度有關。入水口和電極的位置所形成的入射角(LA)控制著整個反應速率。結果表明,入射角為180°時的混合最佳,入射角在90°時混合最差。使用FluentTM所做的流動模擬表明,湍流強度與反應器效率的聯系十分緊密。

  因此,還應大力發展電催化氧化技術與其它傳統的化學法、物理化學法、生物法相結合,提高對污染物的去除率,減少對環境的危害。

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