论文题目：基于絮体结构和产量调控的电絮凝水处理技术
摘要：电絮凝技术作为一种环境友好型的水处理技术,利用原位生成的絮体通过吸附、网捕卷扫和表面络合反应等作用可以有效地去除废水中的污染物质。目前已有很多关于优化电絮凝技术处理废水效果的研究,但都只针对含特定污染物的废水。废水中污染物种类繁多,针对每一种污染物进行工艺优化是十分困难的。本文提出通过调节絮体结构和产量来提升各种污染物的去除效率。以重金属离子(Ni2+)、有机物（MO）、无机阴离子（F-）为目标污染物,探究絮体产量对污染物去除效果的影响以及不同结构絮体对污染物的吸附能力,通过调控絮体找出适用于不同种类污染物的操作条件。研究发现,可以通过絮体产量最大化实现不同污染物去除效率的提高,铁絮体的产量取决于三个关键的操作条件即曝气速率、水样初始p H和电解后的沉淀时间。絮体结构会随曝气速率的变化而变化,絮体在不曝气时以绿锈（GR）为主,由于GR是由铁氢氧化物和无机阴离子共同组成,因此絮体产量在不曝气时最高;强酸和强碱条件下不利于絮体的生成,因此絮体产量在p H为5～7时最高;电絮凝结束后额外的沉淀时间会导致絮体的溶解,因此絮体产量在不沉淀时最高。F-和MO去除率的变化趋势与絮体产量的变化趋势一致,表明提高絮体产量可以有效提高阴离子和有机物的去除率。但对重金属离子Ni2+而言,由于絮体吸附和共沉淀都有助于重金属离子的去除,其去除率随初始p H的变化与絮体产量的变化不一致。在不同曝气速率和沉淀时间的条件下,絮体产量决定了Ni2+的去除率。电絮凝过程中通过调节水样初始溶解氧（DOi）可以生成不同结构的絮体（GR、Fe3O4、α-Fe OOH）。絮体的结构不同,对污染物的吸附能力也不同。但利用电絮凝法去除污染物的过程中除了絮体的吸附作用还有电解氧化还原、共沉淀等作用,无法直接比较絮体对污染物的吸附能力,因此本文提出通过原位处理废水即电絮凝法直接处理废水的方法和异位处理废水即电絮凝过程中水样仅为电解质溶液,电解结束后再投加污染物至溶液中的方法,探究各类絮体对污染物的吸附能力。结果表明,当DOi＜12 mg/L时,絮体以GR为主;当12 mg/L＜DOi＜16 mg/L时,絮体由GR和Fe3O4组成;当16 mg/L＜DOi＜20 mg/L时,絮体以Fe3O4为主;当20 mg/L＜DOi＜24 mg/L时,絮体由Fe3O4和α-Fe OOH组成;当DOi＞24 mg/L时,絮体以α-Fe OOH为主。絮体原位/异位去除三种污染物时,GR的去除效果最好,Fe3O4的效果次之,α-Fe OOH的效果最差。Ni2+和MO可以通过絮体异位吸附的方式来去除,而F-不能通过絮体异位处理的方式来去除。絮体在电絮凝处理废水的过程中有着至关重要的作用,而高盐度会影响絮体吸附污染物的效果。实验选用不同盐度电解液配制废水,研究絮体产量和组成以及污染物去除率的变化。结果表明电絮凝过程中絮体吸附了水样中的无机盐离子(SO42-)。当原位或异位处理废水时,随着盐度的增大,三个污染物的去除率都随之下降,盐度对于MO的去除影响最小。水样的盐度越高,SO42-与污染物之间的竞争吸附越激烈,絮体对污染物的吸附越少,对SO42-的吸附越多,导致污染物的去除效果变差。
关键词：电絮凝;铁絮体;絮体产量;絮体结构;盐度
学科专业：化学工程与技术
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景
1.2 水处理技术
1.2.1 电化学水处理技术
1.2.2 电化学高级氧化技术
1.2.3 电絮凝技术
1.3 电絮凝技术研究进展
1.3.1 电絮凝过程中产生的絮体
1.3.2 絮体对污染物的吸附机理
1.3.3 电絮凝技术发展存在的问题
1.4 各因素对絮体结构和产量的影响
1.4.1 水样初始p H值
1.4.2 水样初始DO值
1.4.3 电流密度
1.4.4 支持电解质
1.5 课题研究意义及研究内容
1.5.1 课题研究意义
1.5.2 课题研究内容
1.5.3 技术路线
第2章 电絮凝过程中絮体产量及其对污染物分离的影响和控制
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 仪器与试剂及分析方法
2.2.2 模拟废水水样的配制
2.2.3 实验装置
2.2.4 电极预处理
2.2.5 分析与计算方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 曝气速率、初始p H和电絮凝后的沉淀时间对铁絮体产量的影响
2.3.2 絮体产量对Ni~(2+)去除率的影响
2.3.3 絮体产量对MO去除率的影响
2.3.4 絮体产量对F~-去除率的影响
2.4 本章小结
第3章 电絮凝过程中絮体结构及其对污染物分离的影响和控制
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 仪器与试剂及分析方法
3.2.2 模拟废水水样的配制
3.2.3 实验装置
3.2.4 电极预处理
3.2.5 分析与计算方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 DO_i对絮体结构的影响
3.3.2 Fe-EC中 pH的变化
3.3.3 不同种类絮体原位/异位去除Ni~(2+)效果的分析
3.3.4 不同种类絮体原位/异位去除MO效果的分析
3.3.5 不同种类絮体原位/异位去除F~-效果的分析
3.4 本章小结
第4章 高盐体系下盐度对絮体吸附污染物的影响
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 仪器与试剂及分析方法
4.2.2 实验装置
4.2.3 模拟废水水样的配制
4.2.4 电极预处理
4.2.5 分析与计算方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 盐度对絮体吸附的影响
4.3.2 盐度对絮体吸附MO的影响
4.3.3 盐度对絮体吸附Ni~(2+)的影响
4.3.4 盐度对絮体吸附F~-的影响
4.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢