Ce（Ⅳ）介体电化学氧化技术处理活性黑5染料废水

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2021-0593

摘要/Abstract

摘要：

活性黑5（RB5）染料废水的排放对环境安全和生物生命健康构成严重威胁。采用新型高效电?Ce（Ⅳ）介体电化学氧化技术处理RB5染料废水，探讨了不同体系的处理效果，并利用单因素实验研究了铈离子浓度、电解质浓度、初始pH、电流等对降解效果的影响，以及电?Ce（Ⅳ）体系降解RB5的机理。实验结果表明，直接电化学氧化和单独的Ce（Ⅳ）之间存在明显的协同作用，二者的结合可显著增强对RB5的去除效果，RB5去除率高达91.6%。染料废水背景离子HCO₃^-、PO₄^3-和HA对电?Ce（Ⅳ）体系有抑制作用，而Cl^-则有促进作用。电?Ce（Ⅳ）体系去除RB5的动力为直接电催化、Ce（Ⅳ）氧化和羟基自由基氧化，其中直接电催化和Ce（Ⅳ）氧化起主要作用，Ce（Ⅳ）是最主要的活性降解物质。

关键词: 活性黑5, 染料废水, 介体氧化, 背景离子, Ce（Ⅳ）, 自由基

Abstract:

The discharge of reactive black 5（RB5） dyeing wastewater poses a serious threat to the safety of water environment and health of biological life. A novel and efficient electro?Ce（Ⅳ） mediator electrochemical oxidation technology was used to treat RB5 dyeing wastewater. The degradation effect of different systems were discussed. The effects of cerium ion concentration，electrolyte concentration，initial pH and current on the degradation effect of RB5 and its degradation mechanism in electro?Ce（Ⅳ） system were investigated. The experimental results showed that there was a significant synergistic effect between the direct electrochemical oxidation and Ce（Ⅳ） treatment，and the combination of the two〔electro?Ce（Ⅳ）〕 could significantly enhance the removal of RB5 with a removal efficiency of up to 91.6%. In addition，the background ions HCO₃^-，PO₄^3- and HA in the dyeing wastewater had an inhibitory effect on the electro?Ce（Ⅳ） system，whereas Cl^- had a facilitating effect. In the electro?Ce（Ⅳ） system，the driving force for RB5 removal were direct electrocatalysis，Ce（Ⅳ） oxidation and hydroxyl radical oxidation，and direct electrocatalysis and Ce（Ⅳ） oxidation were the key and dominant effect for RB5 removal. Ce（Ⅳ） in electro?Ce（Ⅳ） system was the key and core active degradation substance.

Key words: reactive black 5, dyeing wastewater, medium oxidation, background ions, Ce（Ⅳ）, free radicals

中图分类号:

X788

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https://www.iwt.cn/CN/Y2022/V42/I3/62

图/表 11

图1 实验装置
1—直流稳压电源；2—磁力搅拌器；3—磁力转子；
4—钛镀铂阳极；5—钛镀铂阴极；6—取样针筒。

Fig. 1 Experimental equipment

图2 不同体系对RB5的处理效果

Fig.2 Treatment effects of different systems on RB5

图3 电流对RB5去除的影响

Fig. 3 Effect of current on RB5 removal

图4 电解质Na₂SO₄浓度对RB5去除的影响

Fig. 4 The effect of Na₂SO₄ concentration on the RB5 removal

图5 Ce（Ⅳ）浓度对RB5去除的影响

Fig. 5 The effect of Ce（Ⅳ） concentration on the RB5 removal

图6 初始pH对RB5去除的影响

Fig. 6 The effect of pH on the RB5 removal

图7 RB5初始浓度对RB5去除的影响

Fig. 7 Effect of initial concentration of RB5 on RB5 removal

图8 碳酸盐（a）、磷酸盐（b）、氯化物（c）和腐殖酸（d）对RB5去除的影响

Fig.8 Effect of HCO₃^-（a），PO₄^3-（b），Cl^-（c） and HA（d） on RB5 removal

图9 重金属螯合剂TMT?15对RB5去除的影响

Fig. 9 Effect of heavy metal chelating agent TMT-15 on RB5 removal

图10 甲醇、叔丁醇对RB5去除的影响（a）和自由基的分析（b）

Fig.10 The effect of Me and TBA on RB5 removal （a） and analysis of free radical（b）

图11 电?Ce（Ⅳ）介体电化学体系反应机理

Fig. 11 Electro?Ce（Ⅳ） fixator electrochemical reaction mechanism

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