丙烯酸丁酯生產(chǎn)廢水處理三維電極法

　　目前，常見的工業(yè)處理方法有焚燒處理法、生化處理法。焚燒處理是丙烯酸丁酯廢水目前最常見的處理方法，簡單、直接、有效且不受廢水組成影響。缺點：首先焚燒需要消耗大量燃料氣或燃油，燃料成本相對較高。本人所在裝置目前采用此法;生化處理由于丙烯酸丁酯廢水鹽含量高、丙烯酸對細菌具有一定的毒性，因此需要大量清水攙兌，以滿足微生物的處理要求，且生化處理工藝不穩(wěn)定，處理效果一般。所以，本文針對三維電極法處理CH2CHCOOC4H9生產(chǎn)廢水做出了如下分析。

　　1、實驗方法與材料

　　(1)實驗廢水

　　CH2CHCOOC4H9生產(chǎn)出來的廢水來自丙烯酸丁酯生產(chǎn)過程中的醇回收塔塔釜，廢水當中的COD含量高達65g/l，使用自來水對其進行稀釋之后，使用在電解實驗設施中。其中，完成稀釋之后的廢水PH=5。

　　(2)實驗裝置

　　實驗使用的裝置為有機玻璃電解槽1.5L，在該裝置當中，分別放置了陽極極板以及陰極極板、活性炭填料，共同構(gòu)成了三維電極。如圖1所示。

　　(3)實驗步驟

　　該實驗應用的為靜態(tài)實驗設備，先在電解槽中將陽極板以及陰極板固定好，將曝氣管放入其中，取提前準備好的實驗廢水1L，將其加入到電解槽當中，并在陽極板和陰極板中對電極夾進行固定，調(diào)節(jié)好直流電源，使其為恒流輸出的狀態(tài)。在開始實驗之后，定時在取樣口進行取樣。在電解之前，陰極電極碳纖維氈與活性炭填料，在實驗濃度相同的廢水中進行浸泡，使其處于吸附飽和的狀態(tài)。

　　(4)分析方法

　　對于廢水當中的C3H3NaO2以及對甲基苯磺酸鈉成份濃度，可使用離子色譜儀實施相關的測定。使用化學需氧量速測儀對COD成份進行測定。

　　2、結(jié)果與討論

　　(1)二維與三維電機處理效果比對分析

　　在實驗當中，針對丙烯酸丁酯廢水在二維平板電極以及三維電極反應設備中，對產(chǎn)生的最終處理效果進行了詳細的比對分析，其結(jié)果如圖2所示。通過對圖2的分析可知，三維電極去COD的效果要比二維平板電極去除的效果要好。在何國建等學者的相關研究中也得出了相同的結(jié)論，三維電極去除污染物的能力比二級電極明顯是因為：與二維電極進行比較，存在于三維電極反應器內(nèi)部的活性炭填料，將單位槽體積的電極表面積進行了增強，使其反應速度有了明顯的提升。此外，在三維電極反應器當中存在的粒子間距比較小，傳質(zhì)效果與二維電極進行比較，有了十分明顯的改善，所以電流效率更高，去除COD的效果也更加明顯。

　　(2)COD濃度對廢水處理效果的影響

　　如圖3所示，在恒流的條件下，COD的濃度會對三維電極電流的效率產(chǎn)生很大的影響。通過對圖3的分析可知，COD的初始值不同，電流效率會隨著具體停留的時間增加而降低，如果停留的時間相同，COD的初始濃度與平均電流效率的關系為正比，初始的濃度越高，其中的電流效率也會越高。在0-3小時的時間當中，電流的平均效率會到達最高點，其COD的實際濃度為1200mg/l、2400mg/l、9600mg/l的時候，其中的電流效率平均為50%、83%以及154%。

　　通過對圖3、圖4以及圖5的分析可知，COD的初始濃度能夠?qū)﹄妷?、電流效率以及單位廢水能耗等產(chǎn)生影響，如果電解時間相同，初始值的濃度越高，電流產(chǎn)生的效率就會越高，電壓值便會越低。產(chǎn)生這一問題的主要原因為：CH2CHCOOC4H9生成的廢水當中，有機物主要為C3H3NaO2以及對甲基苯磺酸鈉，污染物自身便是電解質(zhì)，如果COD的初始濃度比較高，在廢水當中的電解質(zhì)濃度也會很高，導電性能越好，電流相等的條件下，電解槽電壓也會越低。這樣便使副反應的發(fā)生機率進行了降低，并減少了能耗。但是，COD的濃度如果過高，便會提升污染物與電解質(zhì)中-OH等一些活性物質(zhì)之間產(chǎn)生碰撞的幾率，使利用率有所提升。

　　(3)極板間距對處理效果的影響

　　圖6為三維電極極板間距對去除COD所產(chǎn)生的影響。如果存在的電流強度相同，那么停留的時間為5個小時，隨著極板之間的間距加大，去除的效率會先增大之后減小。停留1個小時的時間，其極板之間的間距距離為3cm，去除COD的效率最理想。出現(xiàn)這種情況的原因為：極板間距距離的加大，導致了歐姆電阻的增大，在相同的電流強度下，電壓逐步加大。利用電化學當中的知識可以得出，電解反應的驅(qū)動力為電解液相與粒子電極之間產(chǎn)生的電位差，當粒子當中的電壓比分解電壓大時，反應電流才會通過，并且產(chǎn)生的差值越大，其中的反應速率便越大，這樣去除COD的效果便會越明顯。如果達到一定的電壓值之后，在電壓繼續(xù)增大之后，主電位以及感應粒子電極電位會增加與周圍電解液相之間的電位差，可以被降解的有機物會明顯增加，但出現(xiàn)的副反應也會增加，例如產(chǎn)生的陽極析氧反應等，降低了去除COD的效果，并增加了能耗。

　　3、結(jié)束語

　　總之，電流強度和電解時間相同，對于生產(chǎn)廢水的處理，使用三維電極處理的效果會更加理想;三維電極電流效率，會受到污染濃度的影響，污染的濃度越高，其電流效率便會越高，能耗變會越低，去除COD的效果便會更加理想。(來源：中海油惠州石化有限公司)