电解硫酸钠水溶液处理十二碳硫醇恶臭污水

2024年3月19日发(作者：梏怎么读)

____________________________________________________________________________

第

16

卷增刊

2003

年

6

月

城市环境与城市生态

URBANENVIRONMENT&URBANECOLOGY

Vol16,Suppl

Jun.

2003

63

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

)

Ξ

　　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

2

SO

4

水溶液

,

以活性炭作催化剂

,

反应温度为

30

℃

,

反应时间

10

～

30s

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

(

2003

)

增

-0063-02

TreatingStenchWastewaterContainingDodecylMercaptanwith

ElectrolyzingSodiumSulfateSolution

WNAGCheng

2

jun,XIEZhang

2

e,GOUAi

2

hong,WANGFu

2

sheng,ZHANGYing

2

zhe,ZHANGBao

2

gui

(

CollegeofEnvironmentalScience&Engineering,NaikaiUniversity,Tianjin300071,China

)

Abstract:Atechnologicalprocesstooxidizestenchsulfidewastewatercontainingdodecylmercaptanwithelectrolyz

2

ingNa

2

SO

4

inaryexperimentsresultsshowedthatunderthe

conditionofelectrolyzing1%

(

m/V

)

Na

2

SO

4

withcertaincurrentandthereactiontemperature30

℃

andthereaction

time10

～

30s,thestenchdodecylmercaptanwaliminated.

Keywords:stenchwater;wastewatertreatment;electrolysis;dodecylmercaptan;sodiumsulfate

　　十二碳硫醇

(

n-Dodecanethiol

)

,

结构式

CH

3

(

CH

2

)

11

SH,

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

[1

2

6]

。

某厂日产含有十二碳硫醇恶臭污水约

30t,

污水

pH

值为

5

～

6

。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]/HO

・→

RSO

3

H+H

2

O

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

HO

・自由基

,

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

HO

・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

-4

s

)

,

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

HO

・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

2

SO

4

溶液引发一系列反应

,

将十二碳硫醇其

氧化成无臭的磺酸

[3]

,

电极反应如下

:

　　阳极

:2OH-

1

→

O

2

↑

+H

2

O+2e

2

阴极

:2H

2

O+2e

→

H

2

↑

+2OH

-

2

　最佳处理条件选择

2.1

　绘制阳极极化曲线

配制

Na

2

SO

4

浓度为

1%

、

2%

、

3%

、

5%

的

250

Ξ

　收稿日期

:2002-07-11;

修改稿日期

:2003-02-18

© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights rerved.

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64

　　城市环境与城市生态　

16

卷增刊　

2003

年

mL

空白水样

,

分别在

20

℃的情况下

,

以饱和甘汞

此可以证明

:

有

SO

4

2-

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

SO

4

2-

的体系中

,

同样

可以发生除臭氧化过程

,

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

30

℃

,1%Na

2

SO

4

溶液

,

阳极电流密度

33.33

mA/cm

2

的情况下

,

投加

0.1g

活性炭

,

处理

250mL

电极为参比

,

测定不同浓度

Na

2

SO

4

溶液阳极极化

曲线见图

1

。

图

1

20

℃不同浓度

Na

2

SO

4

溶液阳极极化曲线

d

V

)

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

2

SO

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

2

SO

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

2

SO

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

2

SO

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%Na

2

SO

4

溶液

,

阳极电流密度

33.33

mA/cm

2

作为反应条件。

2.3

　温度及催化剂的影响

2.3.1

　配制

Na

2

SO

4

浓度为

1%

的

250mL

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

5

～

6,

有恶臭气味。处理后废水

pH

值为

3

～

4,

无色无

臭。从

2002

年

5

月

16

日—

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

～

2.5

mg/L,

处理后均未检出。因此通过实验表明

,

在

30

℃

,1%Na

2

SO

4

溶液

,

阳极电流密度

33.33

mA/cm

2

的情况下

,

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

20

℃、

30

℃、

40

℃、

50

℃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

2

SO

4

浓度为

1%

的

250mL

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

20

℃、

30

℃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

,

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

)

© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights rerved.

____________________________________________________________________________中国科技论文在线

邓茂芝

,

等　室内空气污染防治研究　　

67

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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5

)

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作者简介

:

邓茂芝

(

1978-

)

,

男

,

江西万年人

,

硕士

,

研究方向为污

染气象学、大气环境学、气象科技服务

,

目前发表各类论文

4

篇。

(

上接第

64

页

)

[8]

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11

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:17

～

24.

版社

,1986.576

～

584.

作者简介

:

王成俊

(

1978-

)

男

,

山西平遥人

,

南开大学环境科学与

工程学院硕士研究生

,

主要从事环境化学方面的研究

,

已发表论

文

6

篇。

© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights rerved.