非贵金属催化电解在垃圾渗滤液处理中的应用*

吴忠信, 叶舒帆, 李宝强, 蒋晓青, 曾余瑶, 王强强

(1 温州市工业科学研究院，浙江 温州 325028；2 浙江中蓝环境科技有限公司，浙江 温州 325000)



非贵金属催化电解在垃圾渗滤液处理中的应用*

吴忠信1, 叶舒帆2, 李宝强1, 蒋晓青1, 曾余瑶1, 王强强2

(1 温州市工业科学研究院，浙江 温州 325028；2 浙江中蓝环境科技有限公司，浙江 温州 325000)

渗滤液；电解氧化；非贵金属；催化还原

1 实 验

1.1 试验水样

试验用水取自浙江伟明环保东庄垃圾焚烧发电厂，渗滤液呈黑色、浑浊，有明显恶臭。水质指标如表1所示。

表1 废水的水质指标

1.2 试验装置与试剂

HB17300SL-10A型直流稳定电源，Hossoni公司；FA1004B型电子天平，上海越平；752N型紫外可见分光光度计，上海精科；HY-7012型COD恒温加热器，青岛恒远；MP511型pH计，上海三信；MS300加热型磁力搅拌器，BANTE公司。试验装置和仪表布置见图1。

图1 实验装置示意图

盐酸、氢氧化钠、硝酸铜、硝酸钴、硝酸铁，均为国药集团化学试剂有限公司生产，纯度为化学纯；所有用水都为二次蒸馏水。

1.3 电极制备

基体处理：取长为8 cm，宽为6 cm，厚为2 mm的钛板牌号TA1，打磨光滑，依次用稀氢氧化钠和稀盐酸浸泡；在10%盐酸溶液中煮沸2 h，蚀刻成凹凸均匀的表面；清洗，晾干，备用。

阴极制备：取硝酸钴4.69 g，硝酸铁0.81 g，硝酸铜0.48 g物质的量之比Co:Fe:Cu=8:1:1，溶入10 mL去离子水中配制阴极涂层前驱物溶液；用软毛刷将前驱物均匀涂刷到Ti基上，105 ℃烘干后500 ℃焙烧10 min，反复操作4次后500 ℃焙烧60 min；清洗阴极，和阳极组成电解体系。

阳极制备：委托中国科学院沈阳金属研究所制作DSA阳极(Ti/IrO2-RuO2),尺寸和阴极相同。

1.4 实验方法

1.5 分析方法

COD：重铬酸钾法(GB11914-89);

pH：MP511型pH计测定;

氯离子：硝酸银滴定法(GB11896-89);

色度：稀释倍数法(GB11903-89)。

1.6 主要参数的计算方法

COD去除率=[C0(COD)-Ct(COD)]/C0(COD)×100%

2 结果与讨论

此垃圾渗滤液本身含有较高浓度Cl-4883 mg/L，涉及到主要的电化学反应如下：

阳极

2Cl-→ Cl2+2e

(1)

阴极

H++2e → H2

(2)

(3)

溶液中

Cl2+H2O → HClO+Cl-+H+

(4)

2HClO+2NH4+→ N2↑+2H2O+4H++2Cl-

(5)

HClO+有机物→CO2+2H2O+HCl

(6)

2.1 电流密度的影响

图2 电流密度对-N和去除的影响

2.2 极板间距的影响

图3 极板间距对-N和去除的影响

2.3 电解反应时间的影响

图4 电解时间对-N和去除的影响

2.4 搅拌速度的影响

图5 搅拌速度对-N和去除的影响

3 结 论

[1] 吴莉娜,涂楠楠,程继坤,等.垃圾渗滤液水质特性和处理技术研究[J].科学技术与工程,2014,14(31):136-143.

[2] 徐宝兴,陆雪琴.冬、夏季生活垃圾渗滤液主要水质指标变化研究[J].西南科技大学学报,2014,29(3):28-32.

[3] Staton R A,Thyne G D,Macray J E.Temporal changes in leachate chemistry of a municipal solid waste landfill cell in Florida[J].Environmental Geology,2004(45):982.

[4] 李章良,郭海灵.高级氧化技术处理垃圾渗滤液的研究现状与进展[J].环境工程,2014,3:30-33.

[5] 葛淑萍,全学军,陈波.电化学处理垃圾渗滤液中有机物成分的分析[J].重庆理工大学学报自然科学,2014,28(7):61-66.

[6] 王敏.垃圾渗滤液的催化电解氧化研究及娄底市垃圾填埋场的研究设计[D].长沙:湖南大学,2001.

[7] 李廷刚,陈坚,张国平.电化学氧化处理高浓度垃圾渗滤液的研究[J].上海环境科学,2003(22):892-897.

[10]Zhang Liya, Zhang Yizhang, Zhang Yuan, et al. Hun river basin surface water and groundwater nitrogen pollution characteristics research [J].China Environmental Science,2014,34(1):170-177.

[11]高建峰.水中硝酸盐氮复合催化还原无害化的原理和技术研究[D].天津:南开大学,2004.

[12]曲久辉,范彬.地下水脱硝[M].北京中国环境科学出版社,2002:1-8.

[13]赵群.废水中硝态氮来源、转化及去除方法[J].山东理工大学学报自然科学,201428(4):53-60.

[14]Barada P D,Sanjeev C.Electrochemical denitrification of simlutated ground water[J].Water Res,2005,39:4056-4072.

[15]云玉攀,杨鑫,李子富,等.催化还原法深度处理污水中硝态氮的研究[J].中国环境科学,2015,35(11):3310-3316.

[16]叶舒帆,胡筱敏,张杨,等.一种新型电化学法处理硝态氮废水的初步研究[J].环境科学,2010,30(8):1827-1833.

[17]叶舒帆,胡筱敏,董俊,等.钛基修饰电极催化电解去除水中硝酸盐氮的研究[J].中国环境科学,2011,31(1):44-49.

[18]胡筱敏,叶舒帆,和英滇,等.电解催化还原-氯氧化无害化除去水中硝酸盐氮[J].环境科学研究,2011,24(5):533-539.

[19]叶舒帆,胡筱敏,和英滇,等.非贵金属催化还原水中的硝酸盐氮[J].环境化学,2013,30(10):1711-1717.

[20]叶舒帆,张杨,宋跃群,等.非贵金属催化电解无害化去除硝酸盐氮的反应机制[J].环境化学,2013,32(5):754-761.

[21]Lin S H,Chang C C.Treatment of landfill leachate by combined electro-fenton oxidation and sequencing batch reactor method[J].Wat.Res.,2000,34:4243-4249.

Application of Non-precious Metals Catalytic Electrolysis in Treatment of Landfill Leachate*

WUZhong-xin1,YEShu-fan2,LIBao-qiang1,JIANGXiao-qing1,ZENGYu-yao1,WANGQiang-qiang2

(1 Wenzhou Institute of Industry & Science, Zhejiang Wenzhou 325028; 2 Zhejiang Zhonglan Environmental Technology Co., Ltd., Zhejiang Wenzhou 325000, China)

leachate; catalytic electrolysis; non-precious metal; catalytic

温州市科技计划项目资助(S20140033; S20150008)。

吴忠信(1983-)，男，硕士，工程师，主要研究方向为污水处理技术。

曾余瑶(1973-)，男，博士，工程师，主要研究方向为化工工艺及水处理技术。

X522

A

1001-9677(2016)020-0049-04