電解硫酸鈉水溶液處理十二碳硫醇惡臭污水

2024年3月19日發(作者：梏怎么讀)

____________________________________________________________________________

第

16

卷增刊

2003

年

6

月

城市環境與城市生態

URBANENVIRONMENT&URBANECOLOGY

Vol16,Suppl

Jun.

2003

63

電解硫酸鈉水溶液處理十二碳硫醇惡臭污水

王成俊

,

謝藏娥

,

郭愛紅

,

王福生

,

張英　

,

張寶貴

(

南開大學環境科學與工程學院

,

天津　

300071

)

Ξ

　　摘要

:

采用電解硫酸鈉水溶液配合活性炭催化氧化處理十二碳硫醇惡臭污水。進行了初步的實驗并取得了良

好的效果。在電流

1A

條件下電解

1%

(

m/V

)

的

Na

2

SO

4

水溶液

,

以活性炭作催化劑

,

反應溫度為

30

℃

,

反應時間

10

～

30s

可以去除十二碳硫醇惡臭物質。

關鍵詞

:

惡臭污水

;

污水處理

;

電解法

;

十二碳硫醇

;

硫酸鈉

中圖分類號

:X703

　　文獻標識碼

:A

　　文章編號

: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

)

,

結構式

CH

3

(

CH

2

)

11

SH,

為無色或淡黃色的液體。有惡臭氣

味

,

空氣中含量很低時就能刺激人的嗅覺

,

并對人

體有潛在的毒害作用。目前

,

對硫化物廢水國內

外有不少成熟的治理技術可供借鑒

,

有吸附、水

洗、化學氧化、催化氧化、直接燃燒、生物分解及土

壤脫臭等幾類方法

[1

2

6]

。

某廠日產含有十二碳硫醇惡臭污水約

30t,

污水

pH

值為

5

～

6

。根據氣相色譜法分析

,

其中

十二碳硫醇含量約為每毫升微克級

[7]

,

排放進入

環境成為惡臭污染源。根據綜合分析

,

本研究在

催化氧化處理方法的基礎上

[5,6]

,

提出了電解硫

酸鈉水溶液處理方案

,

通過實驗優選最佳工藝條

件實現了在溫和的反應條件下快速處理十二碳硫

醇惡臭污水的設計意圖。

溶液中

:RSH+[O]/HO

?→

RSO

3

H+H

2

O

有機物在電解槽內的氧化

,

一般認為包括直

接氧化和間接氧化兩種途徑。間接氧化就是通過

電極反應引發生成氧化性中間產物

,

然后這些物

種再去氧化有機物。長期以來對于電解催化降解

機理

,

有研究者認為

[7,8]

,

在沒有

Cl

-

存在的條件

下

,

有機物以直接方式氧化

;

在有

Cl

-

存在的條件

下

,

由于生成

ClO

-

、

O

2

等氧化劑

,

使氧化更加容

易。也有研究者認為

[9,10]

,

在電解過程中產生大

量的

HO

?自由基

,

使得有機物得以氧化降解。但

是

,

這些機理缺乏直接的實驗支持。

由于

HO

?自由基與新生態

[O]

在廢水均相和

異相催化體系中濃度很低

,

存在壽命極短

(

10

-4

s

)

,

很難直接檢測。根據已有的報道推測

,

參與反

應的氧化性物質可能包括

:

電極反應產物

O

2

和新

生態氧

[O],

陽極過程產生的

HO

?自由基等

[11]

。

用于污水處理的直流電解槽為自制。在電解

槽內

,

石墨陽極有效面積

30cm

2

,

不銹鋼陰極有效

面積

9cm

2

,

并保持兩極極板距離

20mm

。

1

　化學原理及實驗裝置

　　在外加直流電源作用下

,

通過在反應槽內電

解

Na

2

SO

4

溶液引發一系列反應

,

將十二碳硫醇其

氧化成無臭的磺酸

[3]

,

電極反應如下

:

　　陽極

:2OH-

1

→

O

2

↑

+H

2

O+2e

2

陰極

:2H

2

O+2e

→

H

2

↑

+2OH

-

2

　最佳處理條件選擇

2.1

　繪制陽極極化曲線

配制

Na

2

SO

4

濃度為

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.

____________________________________________________________________________中國科技論文在線

64

　　城市環境與城市生態　

16

卷增刊　

2003

年

mL

空白水樣

,

分別在

20

℃的情況下

,

以飽和甘汞

此可以證明

:

有

SO

4

2-

直接參與的陽極反應對除

臭氧化過程貢獻并不顯著

,

活性炭吸附催化有利

于除臭氧化過程的進行。

2.4

　最佳處理工藝條件

在沒有

Cl

-

存在而溶有

SO

4

2-

的體系中

,

同樣

可以發生除臭氧化過程

,

活性炭的吸附催化有利

于其進行。多目標優選的最佳工藝條件

:

即在

30

℃

,1%Na

2

SO

4

溶液

,

陽極電流密度

33.33

mA/cm

2

的情況下

,

投加

0.1g

活性炭

,

處理

250mL

電極為參比

,

測定不同濃度

Na

2

SO

4

溶液陽極極化

曲線見圖

1

。

圖

1

20

℃不同濃度

Na

2

SO

4

溶液陽極極化曲線

d

V

)

表示了一定電流密度范圍

d

i

內電極極化程度的變化趨勢。極化度越大

,

電極

平均極化度

(

模擬水樣

,

除臭時間少于

10s

。處理出不含無害

鹽類不產生二次污染。

3

　設計污水處理工藝

根據上述最佳處理工藝條件的研究

,

設計污

水處理工藝

:

即在電解槽中加入

500L

惡臭污水、

1kg

硫酸鈉和

0.5kg

活性炭粉末

,

在常溫下攪拌

,

電流為

1A

電解

1min

以使反應完全。過程中排

放出的廢氣經堿液吸收后排放。除臭的廢液渾

濁

,

過濾并中和后排放。工藝流程示意如圖

2

。

極化的傾向也越大

,

電極過程不容易進行

,

受到的

阻力比較大。反之

,

極化度越小

,

則電極過程越容

易進行

[12]

。由圖

1

可知

,

隨

Na

2

SO

4

濃度的升高

,

陽極平均極化度減小

,

有利于電極過程進行。

2.2

　最佳工藝選擇

經濟、高效是對處理工藝設計提出的要求。

在滿足處理要求的前提下

,

陽極電流密度越大

,

除

臭時間越短

;Na

2

SO

4

濃度越小

,

藥品投加量越少

;

陽極電位越低

,

電極耗電越少

,

電源效率越高。在

本設計中要兼顧多個無約束條件、非線性相關的

目標

:

降低處理成本、提高電源效率和縮短除臭時

間。為了實現設計目標而選擇

Na

2

SO

4

濃度、陽極

電位和陽極電流密度作為評價指標。

由此

,

在陽極化曲線上

(

見圖

1

)

平均極化度

較小處均勻考察

12

個反應點。以

Na

2

SO

4

濃度、

陽極電位、陽極電流密度為指標

,

分別賦予加權系

數

0.4

、

0.3

、

0.3,

通過羅馬尼亞選擇法優選最佳工

藝條件

[13]

:1%Na

2

SO

4

溶液

,

陽極電流密度

33.33

mA/cm

2

作為反應條件。

2.3

　溫度及催化劑的影響

2.3.1

　配制

Na

2

SO

4

濃度為

1%

的

250mL

模擬水

圖

2

　處理惡臭污水工藝流程示意圖

4

　污水處理結果

未處理的污水略現淡黃色

,pH

值約為

5

～

6,

有惡臭氣味。處理后廢水

pH

值為

3

～

4,

無色無

臭。從

2002

年

5

月

16

日—

5

月

25

日連續

10d

處

理該廠排放的十二碳硫醇惡臭污水

,

并用氫火焰

離子化氣象色譜法每天分別測定處理前后十二碳

硫醇的含量

,

處理前十二碳硫醇含量為

1.8

～

2.5

mg/L,

處理后均未檢出。因此通過實驗表明

,

在

30

℃

,1%Na

2

SO

4

溶液

,

陽極電流密度

33.33

mA/cm

2

的情況下

,

投加活性炭

0.4g/L,

采用電解

樣

,

在陽極電流密度

33.33mA/cm

2

的情況下電

解

,

分別測定

20

℃、

30

℃、

40

℃、

50

℃時的除臭時間

分別為

120

、

60

、

10

、

10s

。由此在最佳工藝條件

下

,

隨著溫度升高

,

除臭時間顯著縮短。

2.3.2

　配制

Na

2

SO

4

濃度為

1%

的

250mL

模擬水

樣

,

投加

0.1g

活性炭并充分攪拌

,

在陽極電流密

度

100mA/cm

的情況下電解

,

分別測定了

20

℃、

30

℃的除臭時間

,

示加活性時分別為

120

、

60s,

投

加活性炭后分別為

60s

、

10s,

投加活性炭后

,

除臭

時間明顯縮短。但只加活性炭不能去除臭味

,

由

2

硫酸鈉水溶液配合活性炭催化氧化處理十二碳硫

醇惡臭污水處理徹底

,

效果良好

,

而且該方案產物

無害

,

活性炭價格低廉

,

并可循環使用

,

可有效的

降低成本。

(

下轉第

67

頁

)

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

____________________________________________________________________________中國科技論文在線

鄧茂芝

,

等　室內空氣污染防治研究　　

67

調室內空氣質量領域的系統研究

,

組建重點實驗

室。重點加強室內空氣質量模擬與評價、主要室

內污染物的暴露

-

劑量反應、對人群的健康影響

以及綜合防治辦法的研究

,

給人們生活以切實指

導。

4.3

　加快對我國室內空氣質量標準、檢測和分析

標準的研究

,

促進該標準和相關行業特別是建筑、

裝修、家用商品行業法規的訂立。積極推進環保

用品的設計、推廣和應用

,

強化環境設計和生態修

復觀念

,

做到預防為主、防治結合。

參考文獻

[1]

　郭文宏

,

劉江

,

戴自祝

.

客觀看待室內空氣質量問題

[J].

安

[9]

　李素云

.

我國部分地區室內外氡水平及其劑量評價

[J].

輻

射防護通訊

,1999,19

(

6

)

:8-13.

[10]

　李念平

,

湯廣發

,

陳在康

.

室內空氣環境的數值預測和評

價方法

[J].

通風除塵

,1997,1:1-3.

[11]

pmentofaWindows-badIndoorAirQuali

2

tySimulationSoftwarePackage[J].EnvironmentalModelling&

Software,2000,15:403-410.

[12]

althandtheIndoorEnvironment:ACom

2

pleteGuildtoBetterHealththroughControloftheIndoorAtmo

2

sphere[M].NewYork:NuDawnPublishing,1995.

[13]

DingleP,landRegulationofIndoorAir:an

AustralianPerspective[J].IndoorEnvron,1993,2:217-219.

[14]

viewofIndoorRadonRiskReductioninthe

UnitedStates[J].JournalofRadioAnalyticalandNuclearChem

2

istryArticles,1992,161

(

1

)

:265-272.

[15]

　袁中山

,

張金昌

,

吳迪鏞

,

等

.

室內環境污染研究進展

[J].

全

,2001,6:6-9.

[2]

ShunChengLee,Wai-MingLi,igationof

IndoorAirQualityatResidentialHomesinHongKong-Ca

Study[J].AtmosphericEnvironment,2002,36:225-237.

[3]

BaekS.O,KimYS,AirQualityinHomes

、

Of

2

ficesandRestaurantsinKoreanUrbanAreas-Indoor/OutdoorRe

2

lationship[J].AtmosphericEnvironment,1997,31

(

4

)

:529-

544.

[4]

　孫宗光

,

齊文啟

,

孫立巖

.

化學物質對室內空氣的污染

[J].

環境污染治理技術與設備

,2001,2

(

1

)

:9-16.

[16]

,gUptheCriteriaandCredit-Award

2

ingSchemeforBuildingInteriorMaterialSelectiontoAchieveBet

2

terIndoorAirQuality[J].EnvironmentInternational,2001,26:

573-580.

[17]

　周揚勝

.

病態建筑綜合癥的原因與解決辦法

(

譯自

Booklet

ofHealthyBuildingInternationalPtyLtd.

)

[J].

環境保護

,

1998,5:36-37.

[18]

　尹維東

,

劉來紅

,

喬惠賢

,

等

.

室內空氣污染物的凈化

[J].

環境監測管理與技術

,2000,12

(

4

)

:14-18.

[5]

Air:AnIntegratedApproach[J].ElvierSci

2

ence,INC,1994,660.

[6]

ChenBH,HongCJ,AirPollutionandItsHealth

EffectsinChina-aReview[J].l,1992,13:301

-312.

[7]

tionagainstRadon-222atHomeandatWork[M].

Oxford,ICRPPublication65,PergamonPress,1994.

[8]

sandEffectsofIonizingRadiation[M].InUN

2

SCEAR

’

sReport,2000.132.

環境污染治理技術與設備

,2002,3

(

2

)

:53-55.

[19]

o,,,son

theDecontaminationofAirbyPlants[J].Ecotoxicology,1999,

8:311-320.

[20]

　周啟星

,

王如松

.

城鎮居室大氣污染及其生態調控

[J].

世

界科技研究與發展

,2000,22

(

5

)

:38-41.

作者簡介

:

鄧茂芝

(

1978-

)

,

男

,

江西萬年人

,

碩士

,

研究方向為污

染氣象學、大氣環境學、氣象科技服務

,

目前發表各類論文

4

篇。

(

上接第

64

頁

)

[8]

Li-ChungChiangetal..IndirectOxidationEffectinElectro

2

chemicalOxidationTreatmentofLandfillLeachate[J].WaterRe

2

arch,1995,29

(

2

)

:617

～

678.

[9]

EnriqueBrillatal..ElectrochemicalDestructionofAnilineand

4-ChloroanilineforWastewaterTreatmentUsingaCarbon-PTFE

O2-FedCathode[J].JournalofElectrochemicalSociety,1995,

142

(

6

)

:1733

～

1741.

[10]

tal..ElectrochemicalOxidationofTolencePromoted

byOHRadicals[J].JournalofAppliedElectro-chemistry,

1984,

(

14

)

:1

～

8.

[11]

　宋衛峰

,

吳斌

,

馬前

,

等

.

電解法降解有機污染物機理及動

參考文獻

[1]

　姜印明

.

甲硫醇惡臭氣體的治理

[J].

環境保護

,1989,8

(

13

)

:14

～

15.

[2]

　張寶貴

,

韓梅

,

馮建興

,

等

.

直接燃燒法治理硫化物惡臭污

水的研究

[J].

水處理技術

,1996,23

(

5

)

:304

～

307.

[3]

　張寶貴

,

何永亮

,

馮建興

,

等

.

電解法處理硫化物惡臭污水

的研究

[J].

南開大學學報

(

自然科學版

)

,1995,28

(

4

)

:11

～

13.

[4]

　張寶貴

,

何永亮

,

馮建興

,

等

.

次氯酸鈉法處理硫化物惡臭

污水

[J].

城市環境與城市生態

,1995,8

(

2

)

:8

～

9.

[5]

　程建忠

,

何永亮

,

張英　

,

等

.

催化氧化法處理十二碳硫醇

力學的研究

[J].

化工環保

,2001,21

(

3

)

:131

～

135.

[12]

　李荻

.

電化學原理

[M].

北京

:

北京航空航天大學出版社

,

1989.243

～

247.

[13]

　歐陽崇森

.

實用最優化技術

[M].

武漢

:

湖北科學技術出

惡臭污水的研究

[J].

南開大學學報

(

自然科學版

)

,2001,34

(

1

)

:62

～

64.

[6]

　程建忠

,

張英　

,

何永亮

,

等

.

次氯酸鈉催化氧化法處理十

二碳硫醇惡臭污水

[J].

城市環境與城市生態

,2001,14

(

2

)

:

32

～

33.

[7]

yketal..ElectrochemicalTreatmentofTextileWastewa

2

ter[J].WaterScienceandTechnology,1996,34

(

11

)

:17

～

24.

版社

,1986.576

～

584.

作者簡介

:

王成俊

(

1978-

)

男

,

山西平遙人

,

南開大學環境科學與

工程學院碩士研究生

,

主要從事環境化學方面的研究

,

已發表論

文

6

篇。

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