電激發(fā)羥基自由基降解氰化物的實(shí)驗(yàn)研究

羅斌

摘 要：該文采用三維電極反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)裝置，利用電激發(fā)羥基自由基的強(qiáng)氧化性來處理氰化物，將其氧化分解為二氧化碳和氮氧化合物。反應(yīng)器使用石墨板作為陰陽電極，顆?；钚蕴刻畛湓谑姌O間作為粒子電極，采用直流電源進(jìn)行供電，分析了在該三維電極系統(tǒng)中，進(jìn)水濃度、進(jìn)水pH值、施加電壓以及反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)氰化物降解率的影響。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，采用三維電極激發(fā)羥基自由基處理電鍍含氰廢水，去除率可高達(dá)90%以上。隨著施加電壓的增加、反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，氰去除率均增大，但降解速度變緩。

關(guān)鍵詞：氰化物 含氰廢水 降解 羥基自由基 三維電極

中圖分類號(hào)：X788 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）02（a）-0009-03

Abstract：In this thesis，the main research content was that using the electro-generated hydroxyl radical to oxidize-degrade the cyanide into CO2 and NOX，which was based on the three-dimension electrode reactor.The three-dimension electrode reactor was composed of two graphite electrodes，granular activated carbon as fillers between the elecrodes，and the power of the reactor supplied by direct current.The effects of operating conditions on the oxidation efficiency of cyanide are investigated such as cell voltage，initial pH，concentration of wastewater and reaction time，etc.

The experimental results showed that the total removal rate of cyanide could reach more than 90%.The rate would increase basing on the increase of the cell voltage and reaction time，but the speed of reaction decreased progressively.

Keywords：cyanide；cyanide-containing wastewater；degradation；hydroxyl radical；three dimension electrode reactor

氰化物是指化合物分子中含有氰基（-C≡N）的物質(zhì)，含氰廢水泛指含有各種氰化物的廢水。含氰廢水主要來源于選礦、有色金屬冶煉、金屬加工、煉焦、電鍍、化工、煤氣制造等工業(yè)生產(chǎn)。由于生產(chǎn)性質(zhì)的不同，排放出來的含氰廢水的成分及性質(zhì)也不相同。黃金選礦廠的廢水氰化物濃度可達(dá)每升數(shù)千毫克，而一般電鍍廠廢水氰化物含量在25～500 mg/L（2008年國家新頒布的《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21900-2008）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了氰的排放標(biāo)準(zhǔn)為0.3 mg/L）。因此要根據(jù)廢水的具體情況，來制定適宜的處理措施，以便獲得良好的環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

本實(shí)驗(yàn)以三維電極技術(shù)為基礎(chǔ)，利用電激發(fā)產(chǎn)生羥基自由基氧化降解氰化物，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)，闡明原水濃度、反應(yīng)時(shí)間、電壓等工藝條件變化對(duì)氰的降解率的影響，得出降解含氰廢水的最佳工藝處理參數(shù)，為開發(fā)一體化破氰裝置提供設(shè)計(jì)依據(jù)。該工藝與傳統(tǒng)堿式氯化法相比，工作操作簡(jiǎn)單，無二次污染，費(fèi)用更低。

1 實(shí)驗(yàn)研究

1.1 廢水來源、化學(xué)藥品及實(shí)驗(yàn)裝置

1.1.1 廢水來源及水質(zhì)

本實(shí)驗(yàn)中使用的含氰廢水來取至惠州市某五金電鍍廠排放的未經(jīng)處理的電鍍含氰廢水。根據(jù)廠方提供的日常檢測(cè)數(shù)據(jù)，該廢水電導(dǎo)率在900～1500 μs/cm范圍內(nèi)波動(dòng)，平均值約為1130 μs/cm；氰化物濃度在100～350 mg/L范圍內(nèi)波動(dòng)，平均值約為210 mg/L；廢水的pH在6～12間波動(dòng)，平均值約為9.5（見表1）。

1.1.2 化學(xué)藥品

本實(shí)驗(yàn)所用的藥品試劑均為分析純，詳見表1-2：

1.1.3 實(shí)驗(yàn)儀器、裝置（見表3）

備注：三維電極反應(yīng)器為自制電解槽（見圖1）。槽體是采用PVC板粘合制成，槽體尺寸為600×150×200 mm；底部裝有分布有均勻小孔的穿孔管，在進(jìn)氣孔處通入壓縮空氣，布?xì)饪字睆綖? mm；正、負(fù)電極均采用石墨板，電極尺寸為145×220 mm，電極間距為580 mm；兩極板之間用圓柱型的活性炭粒子作為填充粒子（該活性炭粒子為特殊加工過，含有少量的催化劑及添加劑）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

取適量的含氰廢水，倒入三維電極反應(yīng)器中（液面蓋過粒子填料層），開啟電源，通入一定量的壓縮空氣，調(diào)節(jié)電壓至所指定值，反應(yīng)一段時(shí)間后取樣測(cè)定廢水的總氰化物濃度?？疾煜旅鏃l件對(duì)氰去除率的影響。

（1）廢水中氰化物初始濃度對(duì)氰去除率的影響；

（2）反應(yīng)時(shí)間對(duì)氰去除率的影響；

（3）不同pH值下的對(duì)氰去除率的影響；

（4）對(duì)反應(yīng)器施加不同電壓對(duì)氰去除率的影響。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 原水初始濃度的影響

將三維電極反應(yīng)器的電源調(diào)節(jié)電壓至48 V后，恒壓保持不變。改變氰化物的初始濃度，將幾種不同氰濃度的廢水倒入反應(yīng)器內(nèi)，然后通入壓縮空氣，持續(xù)通電反應(yīng)30 min，考察在該操作條件下氰去除率的變化，試驗(yàn)結(jié)果如圖2-1。

試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著原水濃度的增加，氰去除率逐漸減少，但下降趨勢(shì)較為緩和。氰濃度在20 mg/L以下時(shí)，氰去除率高達(dá)99%以上，在20～200 mg/L區(qū)間內(nèi)，氰去除率基本保持在90%左右，當(dāng)氰濃度大于200 mg/L時(shí)，去除率下降幅度較大。同時(shí)試驗(yàn)結(jié)果顯示：利用三維電極反應(yīng)器處理含氰廢水時(shí)，在反應(yīng)時(shí)間為30 min的條件下，很難一步達(dá)標(biāo)（將廢水處理至0.3 mg/L）；而氰濃度為20 mg/L以下時(shí)則可以處理至達(dá)標(biāo)。

由于在實(shí)際情況中，電鍍生產(chǎn)廢水的氰化物濃度一般都在20 mg/L以上，因此，在工程應(yīng)用中第一步應(yīng)考慮將先廢水的氰化物濃度降至20 mg/L，然后再將其處理至達(dá)標(biāo)。

通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)含氰濃度在200 mg/L以下時(shí)，一次處理的氰去除率基本保持在90%，出水的氰化物濃度在20 mg/L以下，因此可以通過二次處理，將廢水的氰化物降解至0.3 mg/L以下。而當(dāng)廢水在200 mg/L以上時(shí)，則需要通過組合工藝進(jìn)行聯(lián)合使用。

2.2 pH值的影響

該試驗(yàn)中的廢水原水pH為9.09，呈弱堿性，通過稀釋原水，講氰濃度稀釋至80 mg/L。然后通過加H2SO4、NaOH調(diào)節(jié)廢水的pH值，考察在不同的pH值條件下對(duì)氰去除率的影響。反應(yīng)器電壓保持48V，通入壓縮空氣后，反應(yīng)30 min，試驗(yàn)結(jié)果如圖3：

由圖可知，在pH值為3的酸性條件下，氰的去除率為95%，比中性條件及堿性條件下提高了5%左右。

分析原因如下：在酸性條件下，電極表面的析氧副反應(yīng)減少，并加強(qiáng)了羥基自由基對(duì)氰化物的氧化作用；同時(shí)由于加入了酸液，增加了電解質(zhì)，提高了電流效率?？傮w上pH值的變化對(duì)氰去除率的影響不是十分明顯。

由于調(diào)節(jié)pH值需要投加酸，即需要增加藥劑的投加裝置，以及消耗一定量的酸液，相應(yīng)的會(huì)增加廢水處理的投資成本和運(yùn)行成本?？紤]到pH值對(duì)氰去除率的影響有限，因此在工程應(yīng)用中不考慮對(duì)廢水進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，以簡(jiǎn)化工序，方便操作。

2.3 反應(yīng)時(shí)間的影響

該試驗(yàn)中的廢水氰濃度為80 mg/L，pH=9.09，與上個(gè)pH值測(cè)試實(shí)驗(yàn)的水樣相同。本次測(cè)試實(shí)驗(yàn)，將反應(yīng)器施加電壓調(diào)至48 V恒壓不變，通入空氣后，反應(yīng)過程中分別取5 min，10 min，15 min，30 min的出水樣進(jìn)行分析，考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)氰化物去除率的影響。試驗(yàn)結(jié)果如圖4。

從圖4中可知，氰化物的去除率隨著反應(yīng)時(shí)間的增加逐漸增大，15 min前變化明顯，上升趨勢(shì)較大；20 min后上升趨勢(shì)變緩和。從趨勢(shì)線上可以看出，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，氰化物的降解效率會(huì)越高。

但是在工程應(yīng)用中，反應(yīng)時(shí)間過程越長(zhǎng)，設(shè)計(jì)的設(shè)備體積也會(huì)越龐大，相應(yīng)的投資也會(huì)越大。而且反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)，能耗也較高。從該次測(cè)試得出的趨勢(shì)線中，可以看出當(dāng)氰去除率上升到90%時(shí)，反應(yīng)時(shí)間需要25 min。在工業(yè)應(yīng)用中取安全系數(shù)1.2，即選擇最佳的反應(yīng)時(shí)間為30 min。

2.4 施加電壓的影響

原水仍與前次測(cè)試實(shí)驗(yàn)相同，氰濃度為80 mg/L，pH=9.09。將廢水倒入反應(yīng)器內(nèi)，通入壓縮空氣后，調(diào)節(jié)電源電壓，使輸出電壓分別為12 V，24 V，36 V，48 V（由于在工程應(yīng)用中，涉及到安全用電的問題，因此供電電源設(shè)計(jì)時(shí)的上限為48 V），比較在其它反應(yīng)條件相同的情況下，考察電壓對(duì)氰化物去除率的影響。實(shí)驗(yàn)過程中為調(diào)節(jié)pH值，反應(yīng)時(shí)間為30 min。試驗(yàn)結(jié)果如圖5。

從氰去除率隨電壓變化的趨勢(shì)線中可明顯看出，隨著電壓的增加，氰化物的去除率逐漸增大。在三維電極反應(yīng)器內(nèi)，隨著施加電壓的增加，反應(yīng)推動(dòng)力增強(qiáng)，氰化物的降解效率增加。

試驗(yàn)中觀察到，隨著電壓增加，副反應(yīng)增強(qiáng)。由于廢水中還含有金屬離子（Cu2+），由于電場(chǎng)的牽引作用，大量的銅附著在粒子填料上，導(dǎo)致實(shí)際工作電極的面積減少，并阻礙了粒子填料表面產(chǎn)生羥基自由基和過氧化氫等活性物種的進(jìn)行。因此在試驗(yàn)過程中加大了通氣量以沖刷填料表面，保持其工作電極面積。

在實(shí)驗(yàn)中，反應(yīng)器的施加電壓在48 V時(shí)的氰去除率達(dá)到了90%，在36 V時(shí)也有將近85%的去除率?？梢?，在該電壓范圍內(nèi)，是可以作為實(shí)際工程的應(yīng)用條件。

3 結(jié)語

實(shí)驗(yàn)證明，在三維電極反應(yīng)器內(nèi)，隨著原水中氰化物濃度的增加，相同反應(yīng)條件下，氰去除率逐漸減少，但下降趨勢(shì)較為緩和。氰濃度在20 mg/L以下時(shí)，氰去除率高達(dá)99%以上，在20～200 mg/L區(qū)間內(nèi)，氰去除率基本保持在90%左右，當(dāng)氰濃度大于200 mg/L時(shí)，去除率降到了90%以下，且幅度較大；在pH值為3的酸性條件下，氰的去除率為95%，比中性條件及堿性條件下提高了5%左右，pH值對(duì)氰去除率的影響不是很明顯；隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，氰化物的降解效率增大，但降解速度降低；在處理含氰廢水過程中，增大施加電壓，提高了反應(yīng)推動(dòng)力，加快了氰化物的降解效率。

采用電激發(fā)羥基自由基處理含氰廢水，工藝簡(jiǎn)單，無二次污染。后續(xù)研究可通過細(xì)化試驗(yàn)條件，控制反應(yīng)過程，分析中間產(chǎn)物等方法有效地對(duì)電化學(xué)降解氰化物過程進(jìn)行系統(tǒng)性研究。改良試驗(yàn)裝置，采取動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)，以取得更為接近實(shí)際工程應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。作為含氰廢水處理清潔技術(shù)研究的新方向，具有良好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著原水濃度的增加，氰去除率逐漸減少，但下降趨勢(shì)較為緩和。氰濃度在20 mg/L以下時(shí)，氰去除率高達(dá)99%以上，在20～200 mg/L區(qū)間內(nèi)，氰去除率基本保持在90%左右，當(dāng)氰濃度大于200 mg/L時(shí)，去除率下降幅度較大。同時(shí)試驗(yàn)結(jié)果顯示：利用三維電極反應(yīng)器處理含氰廢水時(shí)，在反應(yīng)時(shí)間為30 min的條件下，很難一步達(dá)標(biāo)（將廢水處理至0.3 mg/L）；而氰濃度為20 mg/L以下時(shí)則可以處理至達(dá)標(biāo)。

由于在實(shí)際情況中，電鍍生產(chǎn)廢水的氰化物濃度一般都在20 mg/L以上，因此，在工程應(yīng)用中第一步應(yīng)考慮將先廢水的氰化物濃度降至20 mg/L，然后再將其處理至達(dá)標(biāo)。

通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)含氰濃度在200 mg/L以下時(shí)，一次處理的氰去除率基本保持在90%，出水的氰化物濃度在20 mg/L以下，因此可以通過二次處理，將廢水的氰化物降解至0.3 mg/L以下。而當(dāng)廢水在200 mg/L以上時(shí)，則需要通過組合工藝進(jìn)行聯(lián)合使用。

2.2 pH值的影響

該試驗(yàn)中的廢水原水pH為9.09，呈弱堿性，通過稀釋原水，講氰濃度稀釋至80 mg/L。然后通過加H2SO4、NaOH調(diào)節(jié)廢水的pH值，考察在不同的pH值條件下對(duì)氰去除率的影響。反應(yīng)器電壓保持48V，通入壓縮空氣后，反應(yīng)30 min，試驗(yàn)結(jié)果如圖3：

由圖可知，在pH值為3的酸性條件下，氰的去除率為95%，比中性條件及堿性條件下提高了5%左右。

分析原因如下：在酸性條件下，電極表面的析氧副反應(yīng)減少，并加強(qiáng)了羥基自由基對(duì)氰化物的氧化作用；同時(shí)由于加入了酸液，增加了電解質(zhì)，提高了電流效率?？傮w上pH值的變化對(duì)氰去除率的影響不是十分明顯。

由于調(diào)節(jié)pH值需要投加酸，即需要增加藥劑的投加裝置，以及消耗一定量的酸液，相應(yīng)的會(huì)增加廢水處理的投資成本和運(yùn)行成本。考慮到pH值對(duì)氰去除率的影響有限，因此在工程應(yīng)用中不考慮對(duì)廢水進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，以簡(jiǎn)化工序，方便操作。

2.3 反應(yīng)時(shí)間的影響

該試驗(yàn)中的廢水氰濃度為80 mg/L，pH=9.09，與上個(gè)pH值測(cè)試實(shí)驗(yàn)的水樣相同。本次測(cè)試實(shí)驗(yàn)，將反應(yīng)器施加電壓調(diào)至48 V恒壓不變，通入空氣后，反應(yīng)過程中分別取5 min，10 min，15 min，30 min的出水樣進(jìn)行分析，考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)氰化物去除率的影響。試驗(yàn)結(jié)果如圖4。

從圖4中可知，氰化物的去除率隨著反應(yīng)時(shí)間的增加逐漸增大，15 min前變化明顯，上升趨勢(shì)較大；20 min后上升趨勢(shì)變緩和。從趨勢(shì)線上可以看出，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，氰化物的降解效率會(huì)越高。

但是在工程應(yīng)用中，反應(yīng)時(shí)間過程越長(zhǎng)，設(shè)計(jì)的設(shè)備體積也會(huì)越龐大，相應(yīng)的投資也會(huì)越大。而且反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)，能耗也較高。從該次測(cè)試得出的趨勢(shì)線中，可以看出當(dāng)氰去除率上升到90%時(shí)，反應(yīng)時(shí)間需要25 min。在工業(yè)應(yīng)用中取安全系數(shù)1.2，即選擇最佳的反應(yīng)時(shí)間為30 min。

2.4 施加電壓的影響

原水仍與前次測(cè)試實(shí)驗(yàn)相同，氰濃度為80 mg/L，pH=9.09。將廢水倒入反應(yīng)器內(nèi)，通入壓縮空氣后，調(diào)節(jié)電源電壓，使輸出電壓分別為12 V，24 V，36 V，48 V（由于在工程應(yīng)用中，涉及到安全用電的問題，因此供電電源設(shè)計(jì)時(shí)的上限為48 V），比較在其它反應(yīng)條件相同的情況下，考察電壓對(duì)氰化物去除率的影響。實(shí)驗(yàn)過程中為調(diào)節(jié)pH值，反應(yīng)時(shí)間為30 min。試驗(yàn)結(jié)果如圖5。

從氰去除率隨電壓變化的趨勢(shì)線中可明顯看出，隨著電壓的增加，氰化物的去除率逐漸增大。在三維電極反應(yīng)器內(nèi)，隨著施加電壓的增加，反應(yīng)推動(dòng)力增強(qiáng)，氰化物的降解效率增加。

試驗(yàn)中觀察到，隨著電壓增加，副反應(yīng)增強(qiáng)。由于廢水中還含有金屬離子（Cu2+），由于電場(chǎng)的牽引作用，大量的銅附著在粒子填料上，導(dǎo)致實(shí)際工作電極的面積減少，并阻礙了粒子填料表面產(chǎn)生羥基自由基和過氧化氫等活性物種的進(jìn)行。因此在試驗(yàn)過程中加大了通氣量以沖刷填料表面，保持其工作電極面積。

在實(shí)驗(yàn)中，反應(yīng)器的施加電壓在48 V時(shí)的氰去除率達(dá)到了90%，在36 V時(shí)也有將近85%的去除率?？梢?，在該電壓范圍內(nèi)，是可以作為實(shí)際工程的應(yīng)用條件。

3 結(jié)語

實(shí)驗(yàn)證明，在三維電極反應(yīng)器內(nèi)，隨著原水中氰化物濃度的增加，相同反應(yīng)條件下，氰去除率逐漸減少，但下降趨勢(shì)較為緩和。氰濃度在20 mg/L以下時(shí)，氰去除率高達(dá)99%以上，在20～200 mg/L區(qū)間內(nèi)，氰去除率基本保持在90%左右，當(dāng)氰濃度大于200 mg/L時(shí)，去除率降到了90%以下，且幅度較大；在pH值為3的酸性條件下，氰的去除率為95%，比中性條件及堿性條件下提高了5%左右，pH值對(duì)氰去除率的影響不是很明顯；隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，氰化物的降解效率增大，但降解速度降低；在處理含氰廢水過程中，增大施加電壓，提高了反應(yīng)推動(dòng)力，加快了氰化物的降解效率。

采用電激發(fā)羥基自由基處理含氰廢水，工藝簡(jiǎn)單，無二次污染。后續(xù)研究可通過細(xì)化試驗(yàn)條件，控制反應(yīng)過程，分析中間產(chǎn)物等方法有效地對(duì)電化學(xué)降解氰化物過程進(jìn)行系統(tǒng)性研究。改良試驗(yàn)裝置，采取動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)，以取得更為接近實(shí)際工程應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。作為含氰廢水處理清潔技術(shù)研究的新方向，具有良好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著原水濃度的增加，氰去除率逐漸減少，但下降趨勢(shì)較為緩和。氰濃度在20 mg/L以下時(shí)，氰去除率高達(dá)99%以上，在20～200 mg/L區(qū)間內(nèi)，氰去除率基本保持在90%左右，當(dāng)氰濃度大于200 mg/L時(shí)，去除率下降幅度較大。同時(shí)試驗(yàn)結(jié)果顯示：利用三維電極反應(yīng)器處理含氰廢水時(shí)，在反應(yīng)時(shí)間為30 min的條件下，很難一步達(dá)標(biāo)（將廢水處理至0.3 mg/L）；而氰濃度為20 mg/L以下時(shí)則可以處理至達(dá)標(biāo)。

由于在實(shí)際情況中，電鍍生產(chǎn)廢水的氰化物濃度一般都在20 mg/L以上，因此，在工程應(yīng)用中第一步應(yīng)考慮將先廢水的氰化物濃度降至20 mg/L，然后再將其處理至達(dá)標(biāo)。

通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)含氰濃度在200 mg/L以下時(shí)，一次處理的氰去除率基本保持在90%，出水的氰化物濃度在20 mg/L以下，因此可以通過二次處理，將廢水的氰化物降解至0.3 mg/L以下。而當(dāng)廢水在200 mg/L以上時(shí)，則需要通過組合工藝進(jìn)行聯(lián)合使用。

2.2 pH值的影響

該試驗(yàn)中的廢水原水pH為9.09，呈弱堿性，通過稀釋原水，講氰濃度稀釋至80 mg/L。然后通過加H2SO4、NaOH調(diào)節(jié)廢水的pH值，考察在不同的pH值條件下對(duì)氰去除率的影響。反應(yīng)器電壓保持48V，通入壓縮空氣后，反應(yīng)30 min，試驗(yàn)結(jié)果如圖3：

由圖可知，在pH值為3的酸性條件下，氰的去除率為95%，比中性條件及堿性條件下提高了5%左右。

分析原因如下：在酸性條件下，電極表面的析氧副反應(yīng)減少，并加強(qiáng)了羥基自由基對(duì)氰化物的氧化作用；同時(shí)由于加入了酸液，增加了電解質(zhì)，提高了電流效率?？傮w上pH值的變化對(duì)氰去除率的影響不是十分明顯。

由于調(diào)節(jié)pH值需要投加酸，即需要增加藥劑的投加裝置，以及消耗一定量的酸液，相應(yīng)的會(huì)增加廢水處理的投資成本和運(yùn)行成本。考慮到pH值對(duì)氰去除率的影響有限，因此在工程應(yīng)用中不考慮對(duì)廢水進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，以簡(jiǎn)化工序，方便操作。

2.3 反應(yīng)時(shí)間的影響

該試驗(yàn)中的廢水氰濃度為80 mg/L，pH=9.09，與上個(gè)pH值測(cè)試實(shí)驗(yàn)的水樣相同。本次測(cè)試實(shí)驗(yàn)，將反應(yīng)器施加電壓調(diào)至48 V恒壓不變，通入空氣后，反應(yīng)過程中分別取5 min，10 min，15 min，30 min的出水樣進(jìn)行分析，考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)氰化物去除率的影響。試驗(yàn)結(jié)果如圖4。

從圖4中可知，氰化物的去除率隨著反應(yīng)時(shí)間的增加逐漸增大，15 min前變化明顯，上升趨勢(shì)較大；20 min后上升趨勢(shì)變緩和。從趨勢(shì)線上可以看出，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，氰化物的降解效率會(huì)越高。

但是在工程應(yīng)用中，反應(yīng)時(shí)間過程越長(zhǎng)，設(shè)計(jì)的設(shè)備體積也會(huì)越龐大，相應(yīng)的投資也會(huì)越大。而且反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)，能耗也較高。從該次測(cè)試得出的趨勢(shì)線中，可以看出當(dāng)氰去除率上升到90%時(shí)，反應(yīng)時(shí)間需要25 min。在工業(yè)應(yīng)用中取安全系數(shù)1.2，即選擇最佳的反應(yīng)時(shí)間為30 min。

2.4 施加電壓的影響

原水仍與前次測(cè)試實(shí)驗(yàn)相同，氰濃度為80 mg/L，pH=9.09。將廢水倒入反應(yīng)器內(nèi)，通入壓縮空氣后，調(diào)節(jié)電源電壓，使輸出電壓分別為12 V，24 V，36 V，48 V（由于在工程應(yīng)用中，涉及到安全用電的問題，因此供電電源設(shè)計(jì)時(shí)的上限為48 V），比較在其它反應(yīng)條件相同的情況下，考察電壓對(duì)氰化物去除率的影響。實(shí)驗(yàn)過程中為調(diào)節(jié)pH值，反應(yīng)時(shí)間為30 min。試驗(yàn)結(jié)果如圖5。

從氰去除率隨電壓變化的趨勢(shì)線中可明顯看出，隨著電壓的增加，氰化物的去除率逐漸增大。在三維電極反應(yīng)器內(nèi)，隨著施加電壓的增加，反應(yīng)推動(dòng)力增強(qiáng)，氰化物的降解效率增加。

試驗(yàn)中觀察到，隨著電壓增加，副反應(yīng)增強(qiáng)。由于廢水中還含有金屬離子（Cu2+），由于電場(chǎng)的牽引作用，大量的銅附著在粒子填料上，導(dǎo)致實(shí)際工作電極的面積減少，并阻礙了粒子填料表面產(chǎn)生羥基自由基和過氧化氫等活性物種的進(jìn)行。因此在試驗(yàn)過程中加大了通氣量以沖刷填料表面，保持其工作電極面積。

在實(shí)驗(yàn)中，反應(yīng)器的施加電壓在48 V時(shí)的氰去除率達(dá)到了90%，在36 V時(shí)也有將近85%的去除率?？梢姡谠撾妷悍秶鷥?nèi)，是可以作為實(shí)際工程的應(yīng)用條件。

3 結(jié)語

實(shí)驗(yàn)證明，在三維電極反應(yīng)器內(nèi)，隨著原水中氰化物濃度的增加，相同反應(yīng)條件下，氰去除率逐漸減少，但下降趨勢(shì)較為緩和。氰濃度在20 mg/L以下時(shí)，氰去除率高達(dá)99%以上，在20～200 mg/L區(qū)間內(nèi)，氰去除率基本保持在90%左右，當(dāng)氰濃度大于200 mg/L時(shí)，去除率降到了90%以下，且幅度較大；在pH值為3的酸性條件下，氰的去除率為95%，比中性條件及堿性條件下提高了5%左右，pH值對(duì)氰去除率的影響不是很明顯；隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，氰化物的降解效率增大，但降解速度降低；在處理含氰廢水過程中，增大施加電壓，提高了反應(yīng)推動(dòng)力，加快了氰化物的降解效率。

采用電激發(fā)羥基自由基處理含氰廢水，工藝簡(jiǎn)單，無二次污染。后續(xù)研究可通過細(xì)化試驗(yàn)條件，控制反應(yīng)過程，分析中間產(chǎn)物等方法有效地對(duì)電化學(xué)降解氰化物過程進(jìn)行系統(tǒng)性研究。改良試驗(yàn)裝置，采取動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)，以取得更為接近實(shí)際工程應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。作為含氰廢水處理清潔技術(shù)研究的新方向，具有良好的應(yīng)用前景。

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