基本信息
- 项目名称：
- 稀土Gd-铁碳微电解法处理苯酚废水实验研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本项目以苯酚模拟废水为研究对象，采用稀土Gd-铁碳微电解技术处理含苯酚废水。综合运用了正交实验法和单因素实验法考察了影响苯酚废水处理效果有关因素的主次顺序、最佳实验组合、稀土Gd最佳实验用量，以及稀土Gd-铁碳微电解技术对高浓度苯酚废水的处理效果。实验结果表面稀土Gd可以利用于有机污水处理中，并能得到较好的处理效果。
- 详细介绍：
- 本项目以苯酚模拟废水为研究对象，采用稀土Gd-铁碳微电解技术处理含苯酚废水。综合运用了正交实验法和单因素实验法考察了影响苯酚废水处理效果有关因素的主次顺序、最佳实验组合、稀土Gd最佳实验用量，以及稀土Gd-铁碳微电解技术对高浓度苯酚废水的处理效果。 实验结果表明，影响苯酚废水处理效果有关因素的主次顺序为：反应时间>铁水比>铁碳质量比>钆铁质量比>PH。在本实验最佳条件下：反应时间为1.5小时，每隔10min曝气3min，铁与苯酚废水的比例为1：6g/mL，铁碳质量比为1：1，钆铁质量比为0.01：1，PH=6，苯酚废水CODCr的最高去除率可达到97.09%。也证实了稀土Gd具有较好的催化性能，可使浓度为1500mg/L苯酚的CODCr的去除率由86.03%提高到97.09%。 在此基础上，对高浓度的苯酚废水进行了实验研究，实验结果表明：稀土Gd-铁炭微电解法对高浓度苯酚废水具有更高的去除率，在最佳实验条件下，浓度为5000mg/L苯酚废水CODCr的去除率可达99.40%。 本项目将稀土（Gd）铁碳微电解法应用于含苯酚废水的处理中，为有毒有害有机污染物苯酚废水的处理寻求了一种新途径、新方法，同时，通过稀土（Gd）的引入，较大提高了苯酚废水的去除率，实现了减排、环保，为我国的环境保护工作做出了贡献。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本项目以苯酚模拟废水为研究对象，创新采用稀土Gd与铁碳微电解技术结合进行处理。旨在为含酚废水工业化处理提供一定的理论依据和一种新方法； 通过有关资料的收集、整理、加工，考察影响苯酚降解效果的主要因素，确定实验方案； 通过对有关影响因素的影响效果进行正交实验及单因素实验以优化、确定，分析总结该方法的降解效果及应用前景。
科学性、先进性及独特之处
- 铁碳微电解技术是以废铁屑和活性炭为原料的处理工艺,具有以废治废、处理效果好、成本低廉及操作简便等优点，因此成为近年来处理高浓度有机废水的研究热点，但国内外有关于采用该技术处理苯酚废水的研究很少。 稀土由于其特殊的4f电子结构具有多方面的催化、助催化作用，被广泛应用于多相催化中，但将稀土与微电解技术联合使用，用于苯酚废水处理的研究在国内外还未见报道。
应用价值和现实意义
- 本项目将稀土（Gd），铁碳微电解法应用于含苯酚废水的处理中，为有毒有害有机污染物苯酚废水的处理寻求了一种新的处理方法，同时，通过稀土（Gd）的引入，较大提高了苯酚废水的去除率，实现了减排、环保，为我国的环境保护工作做出贡献。
学术论文摘要
- 本论文以苯酚模拟废水为研究对象，采用稀土Gd-铁碳微电解技术处理含苯酚废水。实验结果表明，影响因素的主次顺序依次为：反应时间>铁水比>铁碳质量比>钆铁质量比>PH。在本实验最佳条件下：反应时间为1.5小时，每隔10min曝气3min，铁与苯酚废水的比例为1：6g/mL，铁碳质量比为1：1，钆铁质量比为0.01：1，PH=6，苯酚废水的最高去除率为97.09%。同时，在此基础上，又对高浓度的苯酚进行了实验，得到了更高的去除率，达99.40%。
获奖情况
- 2010年12月，获华北科技学院大学生科技创新二等奖
鉴定结果
- 在本实验最佳条件下采用稀土Gd-铁摊位点击法处理苯酚废水的最高去除率为97.09%。 同时，对高浓度的苯酚进行了实验，得到了更高的去除率，达99.40%。
参考文献
- 1.吴勇民，李甫，黄咸雨，胡和兵等.含酚废水处理新技术及其发展前景[A] . 环境科学与管理 ，2007，32(3)，150-153 2.冯淑霞，康春莉等,铁碳微电解-活性污泥好氧生化法处理糠醛废水的研究[EB/OL]. .2007-12/2010-9，1-10 3.徐光宪主编 稀土 [M]. 北京：冶金工业出版社，1993：24 4.Wang Jing, Luo Xin, Sun Chunfeng, Zhou Haohui, Wu Fachao. Study on Electro-Oxidation of Phenol by Rare Earth Gd Doping SnO2/Sb Coating Anode. Proceedings of the 4th International Conference on Bioinformatics and Biomedical Engineering.2010.6 (EI检索) 5.周谨等.稀土在废水处理中的应用进展[A] . 化工环保,2009,29(4),335-338 6.王静、冯玉杰、刘正乾等稀土Gd掺杂对SnO2电催化电极性能影响的研究，功能材料，2005，36(6),877-880 (EI检索) 7.赵岳等.稀土催化剂在环境保护中的应用进展[A].工业催化,2008,16(3),13-15 8.张杰，解立平等 铁炭微电解—Fenton法处理亚硝基苯酚废水[C]，中国环境科学学会学术年会论文集，2009：380-384
同类课题研究水平概述
- 本课题利用稀土特殊的催化、助催化作用，将稀土与铁碳微电解技术联合使用处理有毒有害的苯酚废水的实验研究，在国内外还很少有报道。当前国内外同类课题研究水平概述如下： 1、酚类化合物的处理现状 酚类化合物因其来源广、毒性高、难降解性而被列入环境污染物“黑名单”，国内外研究者越来越重视含酚废水的治理。研究者多采用高级氧化技术(AOPs)。目前公认处理效果突出的AOPs有臭氧氧化法、Fenton试剂法、光催化氧化法、超临界水氧化法和电化学法等。但是，臭氧氧化的臭氧发生设备耗电量非常高，且电能利用率很低，使其处理成本较高。Fenton试剂法虽可去除目标污染物，但在常温常压下对TOC的去除仅为30%左右。光催化法难以有效抑制光生电子与空穴的复合，光催化效率很低。超临界水氧化法对反应器的材料要求极高，目前还未找到理想的能长期耐腐蚀、耐高温、耐高压的反应器材料。电化学法能耗高、电极工作不稳定、寿命短，电极材料成本高。 2、铁碳微电解技术的应用现状 铁碳微电解技术是依据金属的腐蚀电化学原理，利用形成的微电池效应使废水得以净化的废水处理工艺，又称内电解法、铁碳法、铁屑过滤法等。该工艺以废铁屑和活性碳为原料,具有处理效果好、成本低廉及操作简便等优点，而且能够实现以废治废的环保效果,因此成为近年来处理高浓度有机废水的研究热点，在化工废水的治理中有较多研究报道，有的已投入实际运行。 苯酚是酚类化合物的代表，是优先被列入环境污染物“黑名单”的有机污染物，而在国内外采用微电解技术处理苯酚废水的研究却很少有报道。 3、稀土的研究、应用现状 稀土以其独特的性能和广泛的应用被称为21世纪的战略元素，其中17种中的十六种被美国、日本列入高科技元素。广泛应用于电、磁、光、钢铁冶金、石油化工、医疗保健等各个方面，其地位可与中东石油相比拟，具有重要的战略意义。 目前稀土在国内主要应用于脱硫、脱硝、汽车尾气净化和光催化等领域，稀土在水处理领域中的应用还处于实验性研究和初级开发阶段。而国内外对稀土在水处理领域中的应用研究基本处于同一水平，都局限于三个领域：利用稀土金属制备稀土复合型吸附剂、混凝剂和催化剂等水处理材料，较大规模的工业化生产和应用还有待稀土科学研究的不断深入和发展。但将稀土与微电解技术联合使用，用于苯酚废水处理的研究在国内外很少有报道。
