Process Optimization of Electrochemical Treatment of COD and Total Nitrogen Containing Wastewater

电解 化学需氧量 废水 化学 电化学 亚硝酸盐 电极 无机化学 硝酸盐 核化学 环境工程 电解质 有机化学 环境科学 物理化学
作者
Jiachao Yao,Yu Mei,Junhui Jiang,Guanghua Xia,Jun Chen
出处
期刊:International Journal of Environmental Research and Public Health [MDPI AG]
卷期号:19 (2): 850-850 被引量:14
标识
DOI:10.3390/ijerph19020850
摘要

In this work, an electrochemical method for chemical oxygen demand (COD) and total nitrogen (TN, including ammonia, nitrate, and nitrite) removal from wastewater using a divided electrolysis cell was developed, and its process optimization was investigated. This process could effectively relieve the common issue of NO3-/NO2- over-reduction or NH4+ over-oxidation by combining cathodic NO3-/NO2- reduction with anodic COD/NH4+ oxidation. The activity and selectivity performances toward pollutant removal of the electrode materials were investigated by electrochemical measurements and constant potential electrolysis, suggesting that Ti electrode exhibited the best NO3-/NO2- reduction and N2 production efficiencies. In-situ Fourier transform infrared spectroscopy was used to study the in-situ electrochemical information of pollutants conversion on electrode surfaces and propose their reaction pathways. The effects of main operating parameters (i.e., initial pH value, Cl- concentration, and current density) on the removal efficiencies of COD and TN were studied. Under optimal conditions, COD and TN removal efficiencies from simulated wastewater reached 92.7% and 82.0%, respectively. Additionally, reaction kinetics were investigated to describe the COD and TN removal. Results indicated that COD removal followed pseudo-first-order model; meanwhile, TN removal followed zero-order kinetics with a presence of NH4+ and then followed pseudo-first-order kinetics when NH4+ was completely removed. For actual pharmaceutical wastewater treatment, 79.1% COD and 87.0% TN were removed after 120 min electrolysis; and no NH4+ or NO2- was detected.

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