清洁水的生产：一种新型数字挡板电光芬顿-批次反应器（DBEPFB）处理废水的方法，该方法能够更有效地去除有机化合物

《ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING》：Production of Clean Water: A Novel Design of Digital Baffle Electro Photo Fenton-Batch Reactor (DBEPFB) Treatment of Wastewater Through Enhanced Removal Organic Compounds

高效可持续水处理技术需求推动新型混合氧化系统研发，提出数字隔板电光芬顿批式反应器（DBEPB），通过光电芬顿氧化与数字隔板结构协同提升产水处理效率。实验采用响应面法与Box-Behnken设计优化pH（3-9）、搅拌速度（100-300rpm）、H?O?浓度（5-20mg/L）、电解时间（10-30min）等参数，在0.5A电流、25℃条件下，DBEPB实现有机污染物99.8%去除率，较传统非光电系统提升8.5个百分点，验证光电氧化技术对低浓度有机产水的处理优势。

　　

摘要

对高效和可持续水处理技术需求的不断增加推动了先进系统的开发，这些系统结合了多种方法来去除产出水（produced water, PW）中的有机化合物。本文介绍了一种新型设计——数字挡板电光芬顿批次反应器（Digital Baffle Electro-Photo-Fenton Batch Reactor, DBEPB），它将数字挡板系统与电光芬顿氧化工艺相结合，以提高废水处理效率。这种混合电光方法在去除有机污染物方面具有显著优势，尤其是在产出水处理这一复杂领域。全球对清洁水的需求日益增长，以及对危险物质的严格监管，是这种设计受到更多关注的主要原因。混合方法在净化产出水中的应用以光电芬顿氧化（Photo-Electro-Fenton Oxidation, PEFO）方法为例。系统地讨论了影响混合处理的几个关键因素，如pH值、搅拌速度、过氧化氢（H₂O₂）和电解时间。使用Minitab-17软件通过响应面法（Response Surface Methodology, RSM）和Box-Behnken设计（Box-Behnken Design, BBD）对搅拌速度（100–300 rpm）、pH值（3–9）、氧化剂浓度（5–20 mg/L）和电解时间（10–30 min）等关键变量进行了优化。电解在恒定电流0.5 A和25°C的条件下进行。在为选定变量确定的最佳条件下，DBEPB反应器对有机污染物的去除率超过了99.8%，而非光反应器的去除率为91.3%。这些结果证实，光电氧化技术在处理受有机污染物污染的产出水中非常有效，尤其是在废水中的低浓度情况下。