电化学法苯酚废水处理与资源化利用研究

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为解决苯酚废水的资源化利用问题,采用电化学法探讨了从苯酚废水制取聚合物膜的方法及机理。实验发现,当以304不锈钢作为工作电极,分别以Na2CO3、Na2SO4、(NH42SO4作支持电解质,用电化学法处理苯酚废水,在不锈钢阳极上能够得到黄棕色薄膜状聚合产物。采用动电位扫描法、循环伏安法、恒电流法等方法分析了不同pH值电解液中的电化学聚合反应行为,结果表明聚合反应的电极电位随pH值的增大呈减小趋势。红外分析证实该产物中含有聚苯醚,碱性电解液中生成的产物的聚合度更大。采用扫描电镜法分析苯酚电聚合产物膜的微观结构,观察到了聚苯酚膜的表面有裂纹缺陷,缺陷之外的部分光滑致密,聚苯酚膜的生长以层状叠加方式进行,层与层之间有粗细不等的交叉网状结构相连接,形成了层状叠加交叉连接结构。利用刮削法、化学试剂法、热力分解法、电化学法对苯酚电化学聚合产物和不锈钢基体的分离进行了探索研究,发现电化学法能很好的将两者分离。控制阳极分离面上的电流密度在10mA/cm2以上,电解时间3~10分钟,可将苯酚聚合物与不锈钢基体分离,阳极不锈钢电极可直接回用。通过电化学作用使苯酚聚合物与金属基体的结合界面状态发生改变,聚合产物与基体的结合力减小,最终实现产物与基体的分离。根据以上试验结果,设计了电化学聚合-电化学剥离法苯酚废水处理与资源化模式并进行了验证研究。首先将电化学参数控制在聚合状态,使阳极上生成聚合物膜,处理时间约10分钟,然后将阳极取出置于电化学剥离体系中,参数调节到剥离状态,将阳极聚合产物移除,移除时间约35分钟。在此条件下,10小时后,废水中苯酚含量12mg/L,苯酚去除率可达90%以上,且电聚合产物可进行回收再利用。这种处理方法有效的降低了废水中苯酚的含量,同时也能将聚合产物回收,使苯酚废水得到了资源化再利用。初步研究了聚合产物的应用。对苯酚聚合物膜的耐蚀性能、阻燃性能和化学结构的测试分析表明苯酚聚合物有可能被用作防腐膜层、阻燃材料等。采用电化学法研究了聚合物膜的耐蚀性能,表明在0.0010.1mol/L的苯酚水溶液中形成的聚合物膜均能有效提高不锈钢基体的耐蚀性,且在0.1mol/L苯酚与0.1mol/L硫酸钠的混合水溶液中、2.4V槽电压、常温、反应1h左右形成的聚苯酚膜的耐蚀性能最好。
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