光电催化氧化处理反渗透浓水

Posted 2023-01-13 反渗透

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摘要：采用光电催化氧化技术对天津市某石化企业反渗透单元浓水进行处理。经光催化、电化学及光电催化氧化处理后浓缩液出水的COD、氨氮及色度去除率进行了对比研究。详细探讨了不同电流密度、反应时间及紫外灯功率对COD、氨氮及色度去除效果的影响。

结果表明，在电流密度为2.0 mA/cm2，紫外灯光强度为30 μW/cm2的条件下，处理150 min后，COD的去除率为92.06%，氨氮浓度从44.61 mg/L下降至2.84 mg/L，色度去除率达到100%。对光电催化氧化法处理不同时间的出水进行了三维荧光光谱及凝胶色谱分析。结果表明，光电催化氧化法可将反渗透浓水中大部分大分子有机物结构破坏，使其分解成小分子有机物。

随着膜工艺的广泛应用与发展，反渗透技术逐渐成为石化、电力、冶金、制药等诸多行业污水处理及循环水深度回用处理的首选技术。然而，一般反渗透工艺的实际产水量不足75%，同时会产生约25%左右的反渗透浓水，浓水中通常含有较高浓度的溶解性有机物、氨氮类物质，溶液色度大、含盐量高、可生化性差，因此反渗透浓水一直是较难处理的工业废水之一。

目前，国内外对反渗透浓水处理的方法主要有：回流法、直接或间接排放、资源化利用、蒸发浓缩等，然而这些方法均存在一定的局限性，且对反渗透浓水中有机物降解不完全，甚至会产生二次污染等问题。

近年来，由于光电催化氧化法具有处理前期不需投加催化剂，对水中有机物降解无选择性且较为彻底，不会产生二次污染等优点，逐渐成为人们研究的热点。该方法的作用机理是：在紫外光照射条件下，阳极表面产生大量的强氧化性羟基自由基（.OH）基团与反渗透浓水中的污染物发生直接氧化作用；同时利用反应过程中产生的强氧化剂（如活性氯等）与污染物发生间接氧化作用，将反渗透浓水中的污染物降解去除，从而消除对环境的污染。

本研究采用光电催化氧化法处理天津市某石化企业反渗透单元浓水，阐述了该方法对反渗透浓水的处理效果，探讨并分析了其对反渗透浓水中污染物的去除机理。

1材料与方法

1.1水样来源及水质特点

实验用水为天津市大港区某石化企业反渗透单元浓水，浓水中COD、氨氮、盐度和氯离子的含量分别为204、44.61、4490和1943.25mg/L，电导率为9970μS/cm，pH=7.26，溶液色度为0.049。

1.2电极材料

阳极*将事先定制的筒形钛网电极用0.1mol/L的盐酸和蒸馏水清洗干净。在室温下，把20mL的Ti(OC3H9)4逐滴加入到无水乙醇中，在搅拌条件下超声处理150min，形成淡黄色透明液体，密封陈化后，即得到具备一定粘度的TiO2溶胶。通过浸渍提拉法将TiO2溶胶均匀的涂抹在筒形钛网电极上，最后在500°C条件下的马弗炉中高温煅烧2h，即可得到TiO2/Ti电极。

阴极：反应器外壁（钢质）。。

1.3实验装置

实验装置如图1所示，利用蠕动泵将反渗透浓水注入到光电催化氧化反应器中，TiO2/Ti阳极和阴极分别与DH1718E-4型双路跟踪稳压稳流电源的相关输出端连接，通过调节外加电源来控制反应电流密度，光源采用主波长为254nm的紫外灯，阴极和阳极的有效面积为450cm2，极板间距为I[9，光电催化氧化反应器有效容积为3cm。在恒流条件下，对不同反应时间的出水进行分析，考察COD、氨氮及色度等污染物指标的变化情况。

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