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给排水专业中英文对照翻译-交替式光电Fenton反应处理垃圾渗滤液(优秀译文)给排水专业中英文对照翻译-交替式光电Fenton反应处理垃圾渗滤液(优秀译文) -- 5 元

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英文翻译中文译文交替式光电Fenton反应处理垃圾渗滤液摘要交替式光电Fenton反应可用于去除垃圾渗滤液中的COD、色度和磷酸盐。该技术主要是把不同类型的电Fenton和紫外线照射相结合,通过改变一些操作参数初始pH值、H2O2浓度和电流等考察该技术的去除效果以及生成废泥的沉淀性能。此外,本研究还就交替式光电Fenton反应的去除效果与电絮凝、电Fenton以及UV/H2O2进行了对比。在初始pH值为3、H2O2浓度3000mg/l、电流2.5A以及反应时间20min条件下,处理效果较好,COD、色度和磷酸盐的去除率分别为通过对比试验研究表明相对其他技术而言,交替式光电Fenton反应对垃圾渗滤液的处理效果更好。关键词垃圾渗滤液芬顿试剂光电Fenton废水处理1.绪论高级氧化过程广泛应用于废水中的难生物降解有机物的氧化处理。在这些过程中,OH自由基作为强氧化剂用来破坏复杂有机物的结构。在高级氧化技术中,芬顿试剂(22HO在2Fe的催化作用下生成具有高反应活性的羟基自由基OH)由于它强大的氧化能力,具有很强的代表性。在芬顿氧化氧化过程中,有机物的氧化一般以下列链式反应方式进行2FeH2O2→3FeOHOH12FeOH→3FeOH2RHOH→H2OR3RFe→R2Fe4最近,电Fenton在几个方面得到了应用。张等人根据顿试剂是否外加电化学反应器还是原位反应,把电Fenton分为四种类型。在第一种类型中,亚铁离子外加,同时过氧化氢在阴极(例如汞极、碳棒、网状玻璃质的碳、石墨电极、有活性的碳纤维、不锈钢的钢板、或者碳-PTFE)产生。在第二种类型中,过氧化氢外加,亚铁离子通过铁电极产生。在第三种类型中,过氧化氢外加,而亚铁离子通过还原三价铁离子或者氢氧化铁沉淀而产生。在第四种类型中,亚铁离子和过氧化氢在阳极及阴极同时产生。通过对不同类型的电-Fenton反应的运行费用、操作难易程度以及去除效率的对比分析表明,每一种类型各有利弊。在电-Fenton过程中通过紫外线灯管照射,起催化作用的2Fe的催化能力可以被加强。因此,这一过程被称作光电-Fenton过程,它能提高2Fe的再生速率。2FeOHhv→2FeOH5同时,由于在反应过程中OH的浓度提高,从而使该技术的氧化能力得到了加强。此外,由于紫外253nm的光催化作用,在反应过程中,一个分子的22HO可以产生出2个OH。22HOhv→2OH6将PEF过程应用于环境处理中是一个相当新的课题,且以前的研究非常少。大多的研究集中在处理某一类物质,例如一些除草剂,染料和其他一些有机物等。此外,Flox等人最近已开始使用日光作为光能,以减少此过程的运行成本。尽管如此,为了提高该技术在环境处理中的应用能力,研究开发人员应将精力集中在正在的废水处理过程中。在垃圾渗滤液的处理方法中,生物处理系统被广泛地应用。虽然这些系统可以达到对BOD具有高的去除效率,但是对高分子有机物的去除以及脱色能力不佳。Zang、Lin和Chang等人尝试利用电-Fenton方法处理垃圾渗滤液。,在Lin和Chang的研究中发现电-Febton(电Fenton的第二种类型)对于COD的去除达到了67.3%。Zang等人利用Ti/RuO2和IrO2作为电极,COD的去除率为87.2%。Tauchent等人利用DSA阳极和钛阴极,COD的去除率和色度脱除可以达到90%和60。下面介绍交替式光电Fenton对于垃圾渗滤液中COD、色度和磷酸盐的去除情况。该技术是在电-Fenton中的第二种类型的基础上,加入紫外光的照射。在反应过程中,逐渐提高体系的pH,提高反应末端的体系电絮凝作用。为了提高该技术的处理效果,对pH值、22HO浓度以及电流等操作参数进行了优化。同时考察了参数变化对对体系中废泥沉淀性能的影响。此外,在相同试验条件下,对比研究了PEF、电混凝法,电-Fenton法及UV/22HO法等对废水处理的效果。2.实验2.1实验装置和试剂PEF过程的实验是在一个石英玻璃器皿中,这个石英玻璃器皿的容量为1.0L,配有搅拌装置(Fig.1).两对铁阳极和阴极作电极(4.0cm5.0cm0.4cm),大约以彼此1.0cm的距离防止防止电流的输入被提供的直流电所限制。2个低压的紫外线灯提供紫外线照射,强度为253.7nm的紫外线灯管为1.4W2m。在EF,EC和UV/22HO的对照实验中,PEF反应的一些成分没有被用到。试验中所用化学试剂为分析纯,由MERK公司提供。有机物的去除效率COD比色方法测定。色度通过400nm下的可见紫外光谱仪测定。电导率和pH通过WTW330EC和O250APH的测量仪测量,磷酸盐同过Merck公司提供的试剂盒测定。污泥沉降性能通过标准方法中的污泥指数测定方法测量。2.2实验过程在PEF实验中,从垃圾填埋场采集的沥出液样本(0.5L),在将其过滤之后投入到PEF反应中,体系pH通过加入0.1mlH2SO4和NaOH以及不同浓度H2O2进行调节。实验是在提供恒定直流电的条件下进行,在进行实验的时候,体系通过搅拌器搅拌混合,转速为200r/min。采样时间为5min、10min20min,30min和。样品在进行分析前,先进行15min离心处理,转速为5000r/min。在对比实验中,初始pH值设为3。在EF和UV/22HO实验中,22HO的初始浓度为2000mg/l。在电Fenton以及电絮凝试验中,恒定直流电流密度为3A。在试验过程中,通过加入22HO对于色度的去除非常有限,约为10%,因此,对于试验中色度的去除都归到试验的反应中。2.3垃圾渗滤液的特点土耳其Sivas垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液通过地表漫流流入距该场500米处的河。用于实验中的样本就是取自排入该河之前的一个排放点。样品采集后贮藏在4℃的实验条件下。主要水质特征如下pH,8.36±0.08;传导率,10.51mScm±0.56;COD,2350mg/L±310;BOD5,915mg/L±110;吸光率,1.143±0.105;NH4–N,310mg/L±56;PO4–P,10.25mg/L±2.0.3.结果讨论在PEF过程中,可能发生一些对去除效果有利的和不利的反应。那么,通过控制一些控制参数,如PH,22HO浓度,和电流等,可以控制一些有利反应的进行。为了保证Fenton氧化的有效进行,pH应调节在较低的水平。根据Zang等人的研究,废水的最适宜PH在2~4之间。主要氧化剂OH的产生主要靠芬顿反应,因而易受污染物质的影响,尽管如此,在PEF处理过程中,OH仍然可以靠PH在2.5~5之间的反应来得到,因此,在处理效率上,我们的注意力应集中在PH的调节上,为了达到所需要的最适宜的PH值,样本被处理成不同的PH,范围为2~8,外加易个2A的恒定电流,且22HO的浓度控制在2000mg/l,实验过程中。COD和色度的去除效率曲线Fig.2。在Fig.2中,我们可以看到,COD的去除效率随着PH的升高而降低,PH=2时,可看见的低的效率,我们可以解释为反应的去除效率在22FeOH浓度低的情况下被限制。另外,最高的COD去除率发生在PH2.5D的情况下,然而最好的色度去除情况发生在PH为2~4之间。在初始PH为8的情况下,COD和色度的去除效率比其他几种PH值情况下都低。因为对于芬顿反应来说,这个PH值在规定范围那时没有效率的,色度和COD的去除是因为反应中EC和22/UVHO的发生。另外一个很重要的结果我们也可以从Fig.2中推出,绝大部分COD的去除发生在发应最初的20分钟。这个时间过后,效率的提高可以忽略,这种现象的原因是,在反应最后阶段的PH已经不在芬顿反应适宜的PH范围内(Fig.3)。另外,颜色的去除中,高的效率发生在反应的前5分钟,在第20分钟的时候,效率有微弱的降低,这种情况可以通过反应中Fe离子的增多来解释,颜色由绿色变为棕色。从实验中发现的另外一个有趣的现象,在经过处理的第20分钟后,COD的去除归因于与FeOHn絮状物组织的慢性分解,相似的结果也出现在Lin和Chang的研究中。众所周知,OH主要来自实验中22HO的分解,因此,22HO浓度对于效率的影响仍由待于研究。为了确定过程中22HO最适宜的浓度,样本分别在不同的浓度下进行实验,其范围是1500–3000mg/L,且在恒定电流2A,PH在3的条件下。出现的结果可参见Fig.4。通过图4,值得我们注意的是,COD的去除效率随着22HO浓度的变大而提高。然而,在处理过程的最初20分钟内,颜色却没有大的改变,在垃圾渗滤液的处理中,Lina和Chang指出当22HO浓度由500t增加到1250mg/L时,COD的去除效率仅仅提高了5%,我们从结果中可以推出PEF过程中OH的产生的量要高于电-Fenton过程,因为,依靠(5)(6)两步的反应,大量的22HO被催化。可是,在PH实验中,20分钟后,颜色和COD的去除效率都有着相似的降低。在通直流电的情况下,从阳极上解散的2Fe慢慢增加。在PEF过程中,提高效率上,这个现象是最重要的,因为在芬顿反应中,高水平的2Fe不断向其中传播,尽管如此,在高直流电的情况下,过程的去除效率并不发生改变甚至减少,由于一些竞争和抑制反应的发生,因此,实验中的电流密度也应该被恰当的选择,为了确定过程最适宜的电流值,我们把样本设在不同的电流值下实验,范围在0.5–3A,PH值在3,22HO浓度在3000mg/L,实验结果见Fig.5。根据图5,随着电流增加到2A,COD的去除量也逐渐增大,值得注意的是,当电流增加到2.5A的时候,COD去除的速率仍然增加,但是很平缓,这种衰减可以通过2Fe浓度的增大来解释。最近的研究显示由于竞争反应(2),2Fe的增加可以抑制有机物。Fig.1中的另外一个结果显示反应的必需时间随着直流电量的增大而减少,特别地,当直流电由1.5A增大到2.0A,.反应必需时间激烈的缩短。当大量含磷混合物排放到水生环境中时,水体富营养化问题日趋严重,因此,在我们的这部分研究中,垃圾渗滤液中磷酸盐去除部分,PH值,22HO浓度和电流情况通过PEF实验研究,实验结果见Fig.6。根据Fig.6,PEF过程可以有效的去除渗滤液中的除磷酸盐,实验的第45分钟,我们发现磷酸盐的去除效率最高,达到98%,初始PH为2.5,初始22HO浓度为3000mg/L,且有2.5A的直流电。我们还发现电流的增大基本上对处理效率没有影响,但是PH值和22HO的浓度的变化影响着去除效率,对于这种现象,我们可以通过增大PH和铁离子的溶解量来解释,在这种情况下,氢氧化铁沉淀通过静电和络合结合污染物质。和生化处理方法比较,电化学方法的一个最重要的优点是它产生的污泥量很小,而且污泥处理质量高,在这项研究中,为了确定废弃污泥的处理质量,运行结束的结果以SVI指数描述在Fig.7。Fig.7显示出了,初始PH,22HO浓度和电流对SVI指数的影响。从Fig.7中可以看出来,SVI指数随着电流的增加而减少,导致,铁离子进入的速率变大,可以使氢氧化铁沉淀分解的22HO的浓度增大时,这些值也在增大,当PH值高于或者低于3时,SVI的值也有增加,这就是PH和铁离子浓度变化的原因,众所周知,氢氧化铁沉淀在弱碱和有铁离子存在的情况下得到固定。基于上述的实验结果,我们可以推断出研究中的PEF过程在垃圾渗滤液处理中是一种可选的方法,为了更详细的说明PEF这个过程,并且突出它比其他过程的优越性,我们还需要进行更多的实验与研究。因此,在相似的条件下,我们进行了一些比较实验,来观察PEF过程在去除COD等方面的效率。结果见Fig.8。在Fig.8a中,我们可以看出在处理的前10分钟,各COD的处理效率很高,当最适宜的处理时间被设定在20分钟的时候,COD的去除速率开始下降,PEF过程中COD的去除效率分别高于其他28%和10%,主要是因为其中的主反应芬顿反应,反应(1),在PH值为3,前20分钟的情况下,效率比光-芬顿反应中的主反应(8)更高,另外,通过反应(8)它是在高浓度22HO情况下,亚铁离子的主要来源反应,反应(1)得到延续,高价铁离子通过反应(9)在阴极产生出亚铁离子。另外,PEF过程和电-Fenton过程中,COD去除效率有10%的不同,可以通过反应(5)来解释,它是氢氧基在紫外线照射下的另外一种生成途径,包括反应(8),不管用何种方法,在pH2.5的情况下,这些反应效率比pH3的情况要高,可参见Fig.2a和Fig.8a。在Fig.8a中,我们还可以看见另外一个结果,EC过程中COD的去除效率要低于其他的过程,这种现象是高浓度有机物在EC过程中溶解量低的原因,PH应高于4。Fig.8b显示比较实验中,色度的去除效率比较,我们从图中看出色度去除效率最大的是在PEF实验中,尽管如此,在PEF过程中,去除量最大的是在20分钟和30分钟之间,我们可以想象这种现象的原因是在PEF过程中,由于反应(5)和反应(9)产生了过多的亚铁离子,导致颜色不断变化。在EC实验中,当PH值不断增大时,色度的去除效率发生激烈的上升。高效率的颜色去除结果暴露了,在垃圾渗滤液中,大量的有颜色的物质是一种胶状的物质,这种看法也被UV/22HO实验中的低效率所验证。4.结论根据试验结果,我们可以得出如下的结论PEF对于垃圾渗滤液的处理是一种很有前景的方法,对COD、色度、磷酸盐等有着较高的去除效率。除此之外,与常规的处理方法比较,这种方法下产生的废弃污泥量很少,沉淀度性能好。就处理效果而言,PEF较其它方法如EF,EC,UV/22HO等,有着较大的优势。研究结果同时表明,为了获得很好的去除效果,应对一些操作参数如PH,22HO浓度和电流强度等进行选择优化。虽然在这个过程中,由于要消耗高浓度的22HO带来运行费用较大的问题,从而限制了其应用。但是,其可应用于一些含有高浓度难生物降解有机废水废水处理上。
编号:20150702084225161    大小:1.54MB    格式:DOC    上传时间:2015-07-02
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红苹果上传于2015-07-02

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