[01357122]三维填充床电化学反应器传质特性及降解酚类有机污染物过程研究

1.课题来源与背景 本课题来源于国家自然科学基金地区基金项目。酚类化合物是一类重要的基本有机化工原料,该类化合物含有苯环结构,取代基一般含有电负强的原子,易与苯环上的∏电子形成稳定的共扼体系,通常具有良好的化学稳定性和热稳定性,不易被化学降解;酚类化合物对生物具有毒性,属于难生物降解类物质,而当有取代基存在时,将会更进一步抑制微生物中苯环裂解酶的活性,使酚类化合物抗生物降解能力增强,而正是由于酚类化合物具有难生物降解的特点,进入环境后,其降解周期非常长、在环境中残留时间会很久,要从环境中除去是极为困难的。电化学氧化技术具有操作简便,易实现自动化、无二次污染等优点越来越受到国内外学者的关注。电化学氧化法是通过电化学作用产生具有强氧化性的活性物质进行有机物的有效氧化降解,不需要添加其他的化学药剂,克服了其他化学法（如均相光催化）投加氧化剂的缺陷。因此作为“环境友好”的水处理技术,电化学法越来越受到环境工程领域的青睐。随着电力工业的发展以及电化学理论研究的深入,证实很多有机化合物可在电极上发生氧化还原、加成和分解反应等反应,使得电化学法在废水处理应用方面越来越广泛,在环保产业也越来越受到重视。 2.研究内容和结果 优化筛选获得对4-氯酚模型物电化学降解效果和效率较佳的Sn/Sb-Mn-GAC和Mn-Ce-Sn/GAC修饰电极材料。探索三维填充床电化学反应器中传质过程规律,建立流固耦合作用的床层传质模型,研究三维填充床电化学反应器电流和电势分布情况,为反应器设计提供一定的理论依据;研究三维填充床电化学反应器中流体流动情况,获得不同进口及不同流体流速下流体流动模型参数,为反应器设计和电化学降解操作参数的设计提供一定理论依据。以4-氯酚为酚类物质模型物,研究酚类有机污染物在三维填充床电化学反应器中的降解过程,优化获得电化学降解工艺条件,推测4-氯酚的降解途径和机理,获得降解动力学。