电解硫酸钠水溶液处理十二碳硫醇恶臭污水

1、电解硫酸钠水溶液处理十二碳硫醇恶臭污水第 16 卷增刊 2019 年 6 月城市环境与城市生态URBAN E NVIRONME NT &URBAN ECO LOGYV ol 16,Suppl Jun. 201963电解硫酸钠水溶液处理十二碳硫醇恶臭污水王成俊, 谢藏娥, 郭爱红, 王福生 , 张英 , 张宝贵( 南开大学环境科学与工程学院 , 天津 300071)摘要 :采用电解硫酸钠水溶液配合活性炭催化氧化处理十二碳硫醇恶臭污水。进 行了初步的实验并取得了良好的效果。在电流 1A 条件下电解 1%(m/V ) 的 Na 2S O 4 水 溶液,以活性炭作催化剂,反应温度为30C ,反应时间1

2、030s可以去除十二碳硫醇恶 臭物质。关键词:恶臭污水 ; 污水处理 ; 电解法; 十二碳硫醇 ; 硫酸钠中图分类号 :X703 文献标识码 :A 文章编号 :1002-1264(2019) 增-0063-02T reating Stench W astew ater Containing Dodecyl Mercaptan withE lectrolyzing Sodium Sulfate SolutionW NAG Cheng 2jun ,XIE Zhang 2e ,G OU Ai 2hong ,W ANG Fu 2sheng ,ZH ANG Y ing 2zhe ,ZH ANG Bao

3、2gui(C ollege of Environmental Science &Engineering , Naikai University ,T ianjin 300071,China )Abstract :A technological process to oxidize stench sulfide wastewater containing dodecyl mercaptan with electrolyz 2ing Na 2S O 4in the presence of activated carbon is described. Preliminary experiments

4、results showed that under the condition of electrolyzing 1%(m/V ) Na 2S O 4with certain current and the reacti on tem perature 30C and the react ion time 10 30s , the ste nchdodecyl mercaptan was eliminated.K ey w ords :stench water ;wastewater treatment ;electrolysis ;dodecyl mercaptan ;s odium sul

5、fate十二碳硫醇 (n -Dodecanethiol ) , 结构式 CH 3(CH 2) 11SH , 为无色或淡黄色的液体。有恶臭气味 , 空气中含量很低时就能刺激人 的嗅觉 , 并对人体有潜在的毒害作用。目前 , 对硫化物废水国内外有不少成熟的治理技术 可供借鉴 , 有吸附、水洗、化学氧化、催化氧化、直接燃烧、生物分解及土壤脱臭等几类 方法 126 。某厂日产含有十二碳硫醇恶臭污水约30t ,污水pH值为56。根据气相色谱法分析其中十二碳硫醇含量约为每毫升微克级 7, 排放进入环境成为恶臭污染源。根据综合分 析, 本研究在催化氧化处理方法的基础上 5,6, 提出了电解硫酸钠水溶液处理方

6、案 , 通 过实验优选最佳工艺条件实现了在温和的反应条件下快速处理十二碳硫醇恶臭污水的设计 意图。溶液中:RSH+O/H O ? f RS O 3H +H 20有机物在电解槽内的氧化 , 一般认为包括直接氧化和间接氧化两种途径。间接氧化就 是通过电极反应引发生成氧化性中间产物 , 然后这些物种再去氧化有机物。长期以来对于 电解催化降解机理 , 有研究者认为 7,8, 在没有 Cl - 存在的条件下 , 有机物以直接方式 氧化; 在有 Cl - 存在的条件下 , 由于生成 ClO -、O 2等氧化剂 , 使氧化更加容易。也有 研究者认为 9,10, 在电解过程中产生大量的 H O ? 自由基 ,

7、 使得有机物得以氧化降解。 但是 , 这些机理缺乏直接的实验支持。由于 H O ? 自由基与新生态 O 在废水均相和异相催化体系中浓度很低 , 存在寿命极 短(10-4s ),很难直接检测。根据已有的报道推测，参与反应的氧化性物质可能包括：电极反应产物 O 2 和新生态氧 O, 阳极过程产生的 H O ? 自由基等 11 。用于污水处理的直流电解槽为自制。在电解槽内 , 石墨阳极有效面积 30cm 2, 不锈钢 阴极有效面积 9cm 2, 并保持两极极板距离 20mm。1 化学原理及实验装置在外加直流电源作用下 , 通过在反应槽内电解 Na 2S O 4 溶液引发一系列反应 , 将十二碳硫醇其

8、氧化成无臭的磺酸3,电极反应如下： 阳极:20H-0 2T +H 20 +2e 2阴极:2H2O +2e f H 2 T +20H -2 最佳处理条件选择2. 1 绘制阳极极化曲线配制 Na 2S 0 4 浓度为 1%、 2%、 3%、 5%的 250日收稿日期：2002-07-11;修改稿日期：2019-02-18m L 空白水样,分别在20C的情况下,以饱和甘汞此可以证明 ： 有 S O 42- 直接参与的阳极反应对除臭氧化过程贡献并不显著 , 活性炭吸 附催化有利于除臭氧化过程的进行。 2. 4 最佳处理工艺条件在没有 Cl - 存在而溶有 S O 42- 的体系中 , 同样可以发生除臭

9、氧化过程 , 活性炭的吸 附催化有利于其进行。多目标优选的最佳工艺条件 ：即在30C , 1%Na 2S O 4溶液,阳极 电流密度 33. 33mA/cm 2 的情况下 , 投加 0. 1g 活性炭, 处理 250m L电极为参比 , 测定不同浓度 Na 2S O 4 溶液阳极极化曲线见图 1。图120C不同浓度Na 2S O 4溶液阳极极化曲线) 表示了一定电流密度范围 d i内电极极化程度的变化趋势。极化度越大 , 电极平均极化度 (模拟水样 , 除臭时间少于 10s 。处理出不含无害盐类不产生二次污染。3 设计污水处理工艺根据上述最佳处理工艺条件的研究 , 设计污水处理工艺 ： 即在电

10、解槽中加入 500L 恶臭 污水、 1kg 硫酸钠和 0. 5kg 活性炭粉末 , 在常温下搅拌 , 电流为 1A 电解 1min 以使反应 完全。过程中排放出的废气经碱液吸收后排放。除臭的废液浑浊 , 过滤并中和后排放。工 艺流程示意如图 2。极化的倾向也越大 , 电极过程不容易进行 , 受到的阻力比较大。反之 , 极化度越小 , 则电极过程越容易进行 12 。由图 1 可知, 随 Na 2S O 4 浓度的升高 , 阳极平均极化度减 小, 有利于电极过程进行。 2. 2 最佳工艺选择经济、高效是对处理工艺设计提出的要求。在满足处理要求的前提下 , 阳极电流密度 越大, 除臭时间越短 ;Na

11、 2S O 4 浓度越小 , 药品投加量越少 ; 阳极电位越低 , 电极耗电越 少, 电源效率越高。在本设计中要兼顾多个无约束条件、非线性相关的目标 ： 降低处理成 本、提高电源效率和缩短除臭时间。为了实现设计目标而选择 Na 2S O 4 浓度、阳极电位 和阳极电流密度作为评价指标。由此, 在阳极化曲线上 （见图 1） 平均极化度较小处均匀考察 12 个反应点。以 Na 2S O 4浓度、阳极电位、阳极电流密度为指标 , 分别赋予加权系数 0. 4 、0. 3、0. 3, 通过 罗马尼亚选择法优选最佳工艺条件 13:1%Na2S O 4 溶液, 阳极电流密度 33. 33mA/cm 2 作为

12、反应条件。 2. 3 温度及催化剂的影响2. 3. 1配制 Na 2S O 4 浓度为 1%的 250m L 模拟水图 2 处理恶臭污水工艺流程示意图4 污水处理结果未处理的污水略现淡黄色，pH值约为56,有恶臭气味。处理后废水 pH值为34,无色无臭。从2002年5月16日一5月25日 连续 10d 处理该厂排放的十二碳硫醇恶臭污水 , 并用氢火焰离子化气象色谱法每天分别测 定处理前后十二碳硫醇的含量 , 处理前十二碳硫醇含量为 1. 8 2. 5mg/L , 处理后均未 检出。因此通过实验表明,在30C , 1%Na 2S O 4溶液,阳极电流密度33. 33mA/cm 2的 情况下 ,

13、投加活性炭 0. 4g/L , 采用电解样,在阳极电流密度33. 33mA/cm 2的情况下电解,分别测定20C、30C、40C、50C 时的除臭时间分别为 120、 60、 10、 10s 。由此在最佳工艺条件下 , 随着温度升高 , 除臭 时间显著缩短。2. 3. 2 配制Na 2S O 4浓度为1%勺250m L模拟水样，投加0. 1g 活 性炭并充分搅拌，在阳极电流密度100mA/cm的情况下电解，分别测定了 20C、30C的除 臭时间 , 示加活性时分别为 120、 60s , 投加活性炭后分别为 60s 、 10s , 投加活性炭后 , 除臭时间明显缩短。但只加活性炭不能去除臭味

14、, 由2硫酸钠水溶液配合活性炭催化氧化处理十二碳硫醇恶臭污水处理彻底 , 效果良好 , 而 且该方案产物无害 , 活性炭价格低廉 , 并可循环使用 , 可有效的降低成本。（ 下转第 67 页）调室内空气质量领域的系统研究 , 组建重点实验室。重点加强室内空气质量模拟与评 价、主要室内污染物的暴露 -剂量反应、对人群的健康影响以及综合防治办法的研究, 给人们生活以切实指导。 4. 3 加快对我国室内空气质量标准、检测和分析标准的研究 , 促 进该标准和相关行业特别是建筑、装修、家用商品行业法规的订立。积极推进环保用品的 设计、推广和应用 , 强化环境设计和生态修复观念 , 做到预防为主、防治结合

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