典型DOM工業廢水的電吸附除鹽機制及調控研究

《典型DOM工業廢水的電吸附除鹽機制及調控研究》是依託南京大學，由宋海歐擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：典型DOM工業廢水的電吸附除鹽機制及調控研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：宋海歐
• 依託單位：南京大學

項目摘要

在我國淡水資源日益緊張的形勢下，以科學綠色回用工業廢水為目標，開展電吸附技術為核心的高效選擇性脫鹽研究符合國家水資源長久規劃。本項目將根據工業廢水二級生化出水實際狀況，研究分析二級生化出水中污染物特徵，圍繞我國工業廢水循環利用要求，開展有機污染物競爭下，新型電吸附材料選擇性脫鹽的研究。闡明水中溶解性有機物與無機離子在電極上的吸附作用機制；尤其在複合污染水系中，溶解性有機物對電極吸附性能的影響及其競爭吸附機制；電極材料結構與選擇性去除效果的關係。揭示電極吸附材料微納結構、活性位點官能團與吸附效能的構效關係，獲得高比表面及高電導率的功能化多維吸附材料的構建技術。進一步研製具有抗污染特性的高選擇性吸附電極；為控制有機物對電吸附電極的污染，最佳化並建立樹脂吸附與電吸附耦合脫鹽工藝，實現工業廢水脫鹽方法有效調控。該項目為提高工業廢水淨化用電極的抗污染能力和使用壽命提供重要的理論及技術支撐。

結題摘要

水資源短缺是21世紀人類生存發展面臨的一個重大挑戰之一。在有限的水資源情況下，亟待解決水資源短缺問題。工業廢水中過量的鹽會對環境造成重大危害，影響廢水回用。電吸附技術源於綠色、方便及簡單的特點已被認為是未來最具有潛能的脫鹽方法。三年來，根據工業廢水和城市污水中二級生化出水的實際狀況，通過螢光分光光度法、紫外分光光度法和氣相色譜等方法對水體中的污染物成分進行詳細分析後，構建了一系列新型活性炭基納米複合電吸附電極，並對廢水脫鹽開展了一系列電吸附研究。其中，超聲組裝的活性炭/間苯二胺或對苯二胺內連線石墨烯網路架構呈現出了卓越的電容去離子行為。在所有樣品中，只需添加5wt%納米材料的活性炭基複合電極就可顯示出超高電吸附容量，可達到12.58 mg/g，即0.22 mmol/g，這是活性炭電極的2.37倍。詳細研究了電化學吸附器件的工藝參數，一般施加電位1.8 V，板間距2 mm，流量15 mL/min即可達到最優吸附容量。實際套用中，一些溶解性有機物質，如腐殖酸等，會降低其脫鹽和再生性能。針對電吸附電極脫鹽後其電極容易污染的問題，我們利用，三維螢光和凝膠滲透色譜等，對電極污染的產生機理進行了分析，提出了一種電極鹼清洗方法，通過一定濃度的鹼液可以對吸附在電極上的腐殖酸和類蛋白物質進行完美清洗。另外，開發了磁性樹脂/電吸附耦合技術，顯著提高了電吸附的脫鹽效率和抗污染能力。本研究為工業廢水和城市二級生化出水脫鹽提供了有效的理論依據和技術支持。本項目總計發表SCI論文14篇（其中10篇IF＞4.0），申請中國發明專利8項，3項已授權。