中文译文-掺杂硼金刚石（BDD）电极的电化学氧化和臭氧（O3）协同处理工业废水.doc

1、外文翻译 题目1：高级氧化工艺和生物处理：组合处理工业废水 题目2：用含硼金刚石（BDD）电极和臭氧（O3）的电化学氧化共同处理工业废水 外文翻译之二Synergy of electrochemical oxidation using boron-doped diamond (BDD) electrodesand ozone (O3) in industrial wastewater treatment作者：M.A. Garca-Moralesa, G. Roa-Moralesa, Carlos Barrera-Daza, Bryan Bilyeub, M.A. Rodrigoc 国籍：USA

2、出处：SciVerse ScienceDirect掺杂硼金刚石（BDD）电极的电化学氧化和臭氧（O3）协同处理工业废水作者：M.A. Garca-Moralesa, G. Roa-Moralesa, Carlos Barrera-Daza, Bryan Bilyeub, M.A. Rodrigoc 国籍：美国出处：SciVerse ScienceDirect摘要：这项工作评价了电化学氧化和臭氧耦合快速有效地减少工业废水的高有机负荷。单独臭氧处理仅能减少废水COD约45。掺杂硼金刚石电极的电化学氧化能减少COD99.9，但要求每0.7升批次处理时间超过2小时。然而，当这两个工艺耦合时，COD去除

3、99.9同时在大约一个小时降低了大部分的色度和浊度。耦合工艺几乎去除了COD、色度和浊度，且不需要添加化学试剂或改变pH值，不会产生任何的污泥，所以该工艺既有效又环保。关键词：电氧化、臭氧、BDD、废水、化学需氧量、O3-BDD耦合工艺1 引言工业废水难于用传统的生物系统来处理，由于其组合物中有高差异存在。不同于城市污水，工业源具有更高的有机负荷，色度和pH值的波动1,2。传统的生物反应器在市政污水中使有机物转化为二氧化碳和水是非常有效的，在处理工业废水时有效性大幅下降。生物反应器通常仅降低50的生化需氧量（BOD 5）和化学需氧量（COD）353,4。由于生物反应器中的限制，工业废水通常预处

4、理使用的物理化学过程，如混凝。然而，这些过程产生大量的污泥，通常需要调整pH值和化学试剂，所有这些都由自己造成环境问题5,6。混凝 - 絮凝对去除溶解（持久）的化学污染物的效率不高。在最近的工作中，我们已经表明，结合电凝及臭氧产生的协同作用处理废水7,8。然而，使用含硼金刚石（BDD）电极的电化学与用臭氧一起进行处理的工业废水尚未报道。这两种电氧化和臭氧化是基于生成羟基自由基的高级氧化过程，具有高氧化电位并降低大范围的污染物。尤其是BDD电极具有高的阳极稳定性，宽的工作电位窗口，并且低稳定的伏安背景电流在水介质中9,10。因此，对BDD电极上的电化学行为进行了研究，目标是发展污水处理的应用程序

5、11,12。另一方面，臭氧是一种高效和有力的氧化工艺，众所周知其可以降解有机化合物。这些过程的限制是需要的电氧化和臭氧化的效果，所以也不是单单是真正的工业实用。因而，本研究评估了两个过程的协同作用相比于单独一种的效率和效力。对在色度，浊度，化学需氧量（COD）削减方面的成效进行评估。对操作参数的影响，如处理时间，电流密度和初始pH值进行了评价。2材料和方法2.1废水样品废水样品收集从一个工业园区的污水处理厂，它是由144种不同的设施排出。因此，这种废水的化学组成是相当复杂的。样品收集在塑料容器中，并冷却至4，然后运到实验室进行分析和处理。原废水的pH值是8.24，所有的处理和检测使用这个值。2

6、.2电氧化反应器一批圆柱形的电化学反应器建立了电化学过程。该反应器单元包含一对BDD电极（BDD薄膜支撑铌基片），每一个电极为20.0厘米2.5厘米且50平方厘米的表面积。一批的体积为0.7L放入1.00L反应器进行处理。直流电源供给系统为0.5A，1.0A和1.5A，分别对应于10mA/cm2，20mA/cm2和30 mA/cm2的电流密度。2.3臭氧化反应器臭氧实验是在18下在一个1.5升的玻璃反应器进行的。臭氧是由太平洋臭氧科技发生器提供的。该气体通过设在反应器底部的多孔板被送入反应器中。臭氧浓度在气体入口和反应器的出口被定向流经一系列含有0.1M碘化钾瓶中进行测定。臭氧在气相中的平均浓

7、度为50.5mg/L，并在每次运行之前立即测量。臭氧化实验进行了，在原水和取样以规则的间隔的pH值，以确定COD。2.4电氧化和臭氧过程的协同作用对于组合系统中电化学反应器的一对BDD电极被安装在臭氧反应器中。在各个反应器中臭氧被以相同的速率引入和BDD电极被赋予相同的电流密度。处理的样品被在同一时间间隔采取并用相同的方式进行分析。2.5分析方法电化学，臭氧，和综合处理的初步评估是由COD（毫克/升），色度（铂 - 钴标度），和浊度（NTU量程）分析测定的。COD是由根据美国公共卫生协会（APHA）的开放回流法确定。下面这种方法，样品用重铬酸钾和硫酸回流2小时。原始和处理后的废水样本通过使用的

8、标准方法检验水和废水过程进行分析，发现最优的情况13。3结果与讨论3.1电化学处理COD去除率（）与原废水电氧化处理时间的函数如图1所示。观察到处理时间为140分钟时COD去除率最大为99.9。3.2臭氧处理当臭氧引入的样品浓度为50.5mg/L，COD的测定与时间的函数。如图2所示，最大的COD去除率为45时的处理时间为120分钟。图1 COD去除率和点氧化处理时间在10mA/cm2的函数3.3电氧化和臭氧过程的协同作用耦合电氧化和臭氧化过程的影响，通过一系列的实验使用COD去除率与原水的处理时间为函数进行研究。在图3中还描述了由于变化的电流密度值的影响。最大COD去除率99.9发生在60分

9、钟。通过比较COD去除率与三种治疗方法的处理时间的函数的图表表明，臭氧不是很有效并且电氧化比耦合过程时间长（图4）。原始和处理后的废水的紫外可见光谱示于图5。原始废水在可见光范围300至630纳米内表现出了很大的吸光度，它证实了它是高度着色的。然而，这种颜色可以有效地由耦合处理除去。原始和处理后的废水的某些物理化学参数降低的值示于表1。如表1中，耦合过程减少，实际上是消除了废水中的有机污染物。高含量COD，色度和浊度，在没有任何另外的化学试剂和不调节pH值的情况下被有效地降低。该耦合过程也通过减少处理时间增加了有机物的去除的效率。因此，这两个过程在耦合过程发挥协同作用。图2 COD去除率和臭氧

10、 (50.5 mg/L)处理时间的函数图3 当电氧化和臭氧化耦合过程在三个不同的电流密度（）30 mA/cm2时（）20 mA/cm2时（）10 mA/cm2时的COD去除率以前的研究14表明，有机物的氧化伴随着养的产生，假定所有的有机氧化和氧产生发生在经过羟基自由基中介的一个BDD阳极表面，反应产生水，表示于方程（1）和（2）： （1） （2）反应（2）中在任何阳极表面参与的羟基自由基转化为O2的副反应的如式（3）： （3）臭氧的贡献可以归因于在臭氧化过程由臭氧分子（式（5）的直接攻击和经由OH自由基（公式（6）间接攻击的亲电性质。根据Tomiyasu等人15，臭氧化作用可通过下列反应引发：

11、 （4）图4 COD去除率与处理时间的函数耦合（）电氧化 （）和臭氧处理（）图5 紫外-可见光谱（-）原始和（-）处理过的废水。该耦合处理的参数为30 mA/cm2时和50.5 mg / L的臭氧。 （5） （6）据文献报道，该溶液的pH值显著影响臭氧在水中的分解，由于碱性pH会导致臭氧分解的增加。当pH3时羟基自由基不影响臭氧的分解。当7pH10时，臭氧一般的半衰期为15至25分钟16。4 结论电氧化和臭氧氧化的组合处理产生协同效应，大大提高对化学上复杂的工业污水的COD，色度和浊度的去除速率和程度。单独点氧化使COD降低到小于初始的1，但要求140分钟的时间相对较长。另一方面，单独臭氧化仅

12、可以减少到45。当耦合电化学臭氧化过程中使用的最大99.9的COD在仅60分钟去除的最佳条件：pH值为8.24，臭氧浓度为50.5 mg / L和电流密度为30 mA/cm2时。而电氧化效率通常随电流密度的增大而增大，耦合过程是在一个相对较低（mA/cm2时）的电流密度下。致谢作者感谢的the Centro Conjunto de Investigacin en Qumica Sustentable，墨西哥国立自治大学急救医学协会的支持，和国家科学技术委员会通过项目168305和153828的资金支持所给予的支持。参考文献1 C.A. Martinez, E. Brillas, Applied

13、 Catalysis B: Environmental 87 (2009) 105.2 C. Barrera-Daz, F. Urea-Nuez, E. Campos, M. Palomar-Pardav, M. Romero-Romo,Radiation Physics and Chemistry 67 (2003) 657.3 V. Agridiotis, C. Forster, C. Balaboine, C. Wolter, C. Carliell-Marquet, Water Environment Journal 20 (2006) 141.4 C.J. Van der Gast,

14、 B. Jefferson, E. Reid, T. Robinson, M.J. Bailey, S.J. Judd, I.P. Thompson, Environmental Microbiology 8 (6) (2006) 1048.5 F. Hanafi, O. Assobhei, M. Mountadar, Journal of Hazardous Materials 174 (2010) 807.6 C. Barrera-Daz, I. Linares-Hernndez, G. Roa-Morales, B. Bilyeu, P. BalderasHernndez, Industrial and Engineering Chemistry Research 48 (2009) 1253.7 L.A. Bernal-Martinez, C. Barrera-Daz, C. Slis-Morelos, R. Natividad-Rangel,Chemical Engineering Jo