In spite of more effective removal

In spite of more effective removal of algae with the higher current density, increasing the current density could also lead to the
increase of applied potential, which resulted in the sharp increase
of the energy consumption of the ECF system (Eq. (12)). According
to Fig. 5, it could be observed that as current densities varied from
0.5 to 5.0 mA/cm2, the energy consumption increased dramatically
from 0.20 to 2.28 kWh/m3 , correspondingly.
Therefore, it might be important to optimize the current input
for the ECF process, to avoid the post pH adjustment and extrahigher energy consumption. In this investigation, the current
density of 1 mA/cm2 was found to be the optimum value when
considering the energy consumption, the removal efficiency, and
the effluent pH simultaneously.
3.3. Effect of initial pH
It has been long recognized that the solution pH is one of the
key parameters influencing the performance of ECF process [12,16].
Initial pH exhibited different effects on the ECF for different target
pollutants, such as turbidity and Eriochrome Black T [8,17]. However, the influence of pH for algae removal has not been made clear
yet. Thus, in this study, the effect of initial pH on the algae removal
was also examined, with the pH varied in the range of 4–10.
Fig. 5. Electrical energy consumption as a function of current density for complete
removal of algae. Conditions: room temperature; initial pH, 7.0; volume, 1.0 dm3 ;
initial cell density 1.2 × 109–1.4 × 109 cells/L.
Fig. 6. Removal efficiency of algae as a function of electrolysis time with different initial pH. Conditions: room temperature; current density, 1 mA/cm2 ; volume,
1.0 dm3 ; initial cell density, 1.2 × 109–1.4 × 109 cells/L.
From Fig. 6, it could be found that low initial pH was beneficial to
algae removal. For the first 15 min, the ECF exhibited low efficiency
for the algae removal when initial pH was in the alkaline range.
The treatment efficiency decreased with the increase of initial pH.
When tECF = 55 min, the ECF removed the algae in the raw water
completely with the pH of 4–7; while the removal efficiencies were
99%, 90% and 87.2% when initial pH was 8, 9 and 10, respectively.
It was observed from Fig. 6 that the algae removal could
be improved by decreasing the initial pH and/or increasing the
electrolysis time. This might be explained by the aluminumspecies in the solution, which relies significantly on the pH
and aluminum concentration according to the concentrationpH aluminum-species diagram [35]. In acidic and neutral pH
range (4–7), aluminum hydroxide precipitates and monomerichydroxoaluminum cations, as well as polymeric species such as
Al13 O4(OH)247+ are the primary species in the solution according
to [40]. As a result, positively charged precipitates could be formed
(i.e. aluminum hydroxide together with the adsorbed hydroxoaluminum cations). Therefore, the negatively charged algae would
be easily adsorbed onto the positively charged precipitates, which
facilitated the removal of algae through subsequent flotation.
In alkaline conditions, monomeric-hydroxoaluminum anions
dominated in solution, which led to negative charges of the aluminum hydroxide precipitates [8], and consequently reduced the
adsorption capacity of negatively charged algae. Thus, the ECF
exhibited worse algae removal under alkaline condition as compared with that under acid and neutral conditions. Nevertheless,
as the electrolysis time increased, the efficiency of algae removal
improved significantly as a result of the sweeping and enmeshment
effect through the continuous generation of aluminum coagulants.
The results obtained in this investigation were similar to that
obtained by Zhu et al. for the virus removal [36].
To better understand the removal mechanisms of algae in the
above experiments, two samples of algal flocs with the similar
removal efficiency (about 70%) were collected for AFM analysis.
As shown in Fig. 7a, the fresh algae cells before ECF treatment
appeared to have smooth surface; while after ECF treatment under
initial pH of 6, a number of small floccules were adsorbed on the
algae (Fig. 7b), which was due to the charge neutralization between
the positively charged floccules and the negatively charged algae.
Fig. 7c shows that the treated algae were covered almost completely
with a large amount of flocs under the initial pH of 9; thus the algae
cells were considered to be removed through the mechanism of
sweeping flocculation and enmeshment.
340 S. Gao et al. / Journal of Hazardous Materials 177 (2010) 336–343
Fig. 7. AFM topographic images of algal flocs, scan rate: 0.5003 Hz. (a) Algae in
fresh culture before treatment, (b) after ECF treatment, conditions: initial pH, 6; current density, 1 mA/cm2 ; electrolysis time, 5 min; effluent pH, 7.4; the algae removal
efficiency, 70.2% (c) after ECF treatment, conditions: initial pH, 9; current density,
1 mA/cm2 ; electrolysis time, 35 min; effluent pH, 8.9; the algae removal efficiency,
71.4%.
Besides, variation of the solution pH during the ECF process was
investigated. It could be observed in Fig. 8 that when the initial pH
was 4–8, the solution pH increased gradually with the electrolysis
time. The increase of pH was mainly due to the continuous formation of OH− ions at the cathode as a consequence of the H2 evolution
process (Eq. (4)). In addition, Eq. (3) would shift towards the left,
which could also lead to the increase of pH [41]. On the other hand,
when the initial pH was increased to 9 and 10, a slight decrease of
the pH was observed at the beginning, which might be explained
by the consumption of OH− as a consequence of the formation of
Al(OH)4− ; and then almost a constant pH level was maintained,
probably due to the buffer effect of Al(OH)3 /Al(OH)4− (Eq. (13)).
Al(OH)3 + OH− ↔ Al(OH)4− (13)
As shown in Fig. 6, when the initial pH varied in the range of
4–7, the electrolysis time for complete algae removal was 45 min
under the experimental conditions. Thus, the energy consumption
was almost constant at the level of about 0.3 kWh/m3 (Fig. 9). However, as the initial pH further increased from 7 to 9, the electrolysis
time for complete algae removal increased from 45 to 75 min correspondingly, which led to the increase of energy consumption
Fig. 8. Variation of pH as a function of electrolysis time at different initial pH. Conditions: room temperature; current density, 1 mA/cm2 ; volume, 1.0 dm3 ; initial cell
density 1.2 × 109–1.4 × 109 cells/L.
from 0.29 to 0.53 kWh/m3 . On the other hand, the similar energy
consumption was observed for the initial pH values of 9 and 10
(0.53 kWh/m3 vs. 0.60 kWh/m3 ), mainly due to the same electrolysis time of 75 min required for complete algae removal.
In conclusion, higher efficiency of algae removal could be
obtained in acidic and neutral conditions. With lower pH, low
aluminum dosage would be required for algae removal through
the charge neutralization mechanism; while at higher pH, higher
aluminum dosage was needed to achieve the similar removal
efficiency, through the mechanism of enmeshment and sweeping flocculation. And both coagulation mechanisms were equally
important for algae removal in ECF process.
3.4. Effect of initial algae cell density
In natural waters, different algae cell densities might occur in
different regions and different seasons. Thus, the effectiveness of
ECF for algae removal with different initial algae cell densities was
evaluated. Fig. 10 shows the influence of initial cell density on
algae removal, which decreased notably with the increase of cell
density. This behavior could be attributed to the fact that no sufficient aluminum was available for the removal of excessive algae
cells with short electrolysis time. Furthermore, the reaction rate
Fig. 9. Electrical energy consumption as a function of initial pH for complete
removal of algae. Conditions: room temperature; current density, 1 mA/cm2 ; volume, 1.0 dm3 ; initial cell density 1.2 × 109–1.4 × 109 cells/L.
S. Gao et al. / Journal of Hazardous Materials 177 (2010) 336–343 341
Fig. 10. Removal efficiency of algae as a function of electrolysis time with different
initial cell densities. Conditions: initial pH, 7.0; current density, 1 mA/cm2 ; volume,
1.0 dm3 .
decreased when the initial cell density was increased according
to Emamjomeh and Sivakumar [42]. The similar results were also
obtained by Ghosh et al. [43].
In the experiments, when the cell densities were 0.55 × 109,
1.10 × 109, 1.55 × 109 and 2.10 × 109 cells/L, the energy consumption of the ECF process for complete algae removal were 0.20, 0.21,
0.30 and 0.26 kWh/m3 , respectively. The initial cell density did not
seem to greatly influence the energy consumption.
Fig. 11. Removal efficiency of algae as a function of electrolysis time under different
temperature. Condition: initial pH, 7.0; current density, 1 mA/cm2 ; volume, 1.0 dm3 ;
initial cell density 1.2 × 109–1.4 × 109 cells/L.
3.5. Effect of temperature
Water temperature is one of the most important environmental factors that might influence algae removal in the ECF. However,
previous studies showed that water temperature exerted different
effects on electrocoagulation for the removal of different pollutants [44,45]. Thus, it is necessary to examine the effect of water
temperature on algae removal. As shown in Fig. 11 , it was found
Fig. 12. SEM-EDX analysis of the algal flocs produced by ECF. (a and b) SEM micrograph at different magnifications; EDX analysis of elemental compositions (c) on the algae
cells and (d) on the agglutinant.
342 S. Gao et al. / Journal of Hazardous Materials 177 (2010) 336–343
Table 1
Elemental composition and relative contents of atoms on the flocs by SEM-EDX analysis.
Element CK NK OK AlK PK SK NaK FeK MgK Total
Spectrum 1 65.40% 9.49% 16.17% 3.78% 2.99% 1.21% 0.36% 0.49% 0.11% 100%
Spectrum 2 42.57% 9.85% 22.15% 14.27% 6.89% 2.05% 0.55% 1.39% 0.28% 100%
that the algae removal was dramatically improv

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

แม้ว่าการเพิ่มประสิทธิภาพการกำจัดสาหร่ายที่มีความหนาแน่นของกระแสสูง เพิ่มความหนาแน่นปัจจุบันอาจยังทำการเพิ่มศักยภาพใช้ ซึ่งมีผลในการเพิ่มความคมชัดปริมาณการใช้พลังงานของระบบ ECF (Eq. (12)) ตามการ Fig. 5 มันสามารถถูกสังเกตที่เป็นปัจจุบันความหนาแน่นที่แตกต่างกันจาก0.5-5.0 mA/cm2 ปริมาณการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นอย่างมากจาก 0.20 จะไม่ 2.28/m3 ตามลำดับดังนั้น มันอาจจะต้องเพิ่มประสิทธิภาพการป้อนข้อมูลปัจจุบันใน ECF กระบวนการ การหลีกเลี่ยงการลงค่า pH extrahigher และปรับปรุงการใช้พลังงาน ในการสอบสวนนี้ ปัจจุบันพบความหนาแน่นของ 1 mA cm2 จะ มีประสิทธิภาพสูงสุดมูลค่าเมื่อพิจารณาการใช้พลังงาน ประสิทธิภาพกำจัด และค่า pH น้ำทิ้งพร้อมกัน3.3. ผลของ pH เริ่มต้นมันได้รับนานรู้ว่า pH โซลูชันเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์หลักที่มีอิทธิพลต่อประสิทธิภาพของกระบวนการ ECF [12,16]ค่า pH เริ่มต้นจัดแสดงลักษณะพิเศษต่าง ๆ ใน ECF สำหรับเป้าหมายที่แตกต่างกันสารมลพิษ ความขุ่นและ Eriochrome ดำ T [8,17] อย่างไรก็ตาม อิทธิพลของค่า pH สำหรับกำจัดสาหร่ายไม่ได้ชัดเจนยัง ดังนั้น ในการศึกษานี้ ผลของ pH เริ่มต้นกำจัดสาหร่ายยังตรวจสอบ มีค่า pH ที่แตกต่างกันในช่วง 4 – 10Fig. 5 การใช้พลังงานไฟฟ้าเป็นฟังก์ชันของความหนาแน่นของกระแสการดำเนินกำจัดสาหร่าย เงื่อนไข: อุณหภูมิห้อง ค่า pH เริ่มต้น 7.0 ปริมาตร 1.0 dm3initial cell density 1.2 × 109–1.4 × 109 cells/L.Fig. 6. Removal efficiency of algae as a function of electrolysis time with different initial pH. Conditions: room temperature; current density, 1 mA/cm2 ; volume,1.0 dm3 ; initial cell density, 1.2 × 109–1.4 × 109 cells/L.From Fig. 6, it could be found that low initial pH was beneficial toalgae removal. For the first 15 min, the ECF exhibited low efficiencyfor the algae removal when initial pH was in the alkaline range.The treatment efficiency decreased with the increase of initial pH.When tECF = 55 min, the ECF removed the algae in the raw watercompletely with the pH of 4–7; while the removal efficiencies were99%, 90% and 87.2% when initial pH was 8, 9 and 10, respectively.It was observed from Fig. 6 that the algae removal couldbe improved by decreasing the initial pH and/or increasing theelectrolysis time. This might be explained by the aluminumspecies in the solution, which relies significantly on the pHand aluminum concentration according to the concentrationpH aluminum-species diagram [35]. In acidic and neutral pHrange (4–7), aluminum hydroxide precipitates and monomerichydroxoaluminum cations, as well as polymeric species such asAl13 O4(OH)247+ are the primary species in the solution accordingto [40]. As a result, positively charged precipitates could be formed(i.e. aluminum hydroxide together with the adsorbed hydroxoaluminum cations). Therefore, the negatively charged algae wouldbe easily adsorbed onto the positively charged precipitates, whichfacilitated the removal of algae through subsequent flotation.In alkaline conditions, monomeric-hydroxoaluminum anionsdominated in solution, which led to negative charges of the aluminum hydroxide precipitates [8], and consequently reduced theadsorption capacity of negatively charged algae. Thus, the ECFexhibited worse algae removal under alkaline condition as compared with that under acid and neutral conditions. Nevertheless,as the electrolysis time increased, the efficiency of algae removalimproved significantly as a result of the sweeping and enmeshmenteffect through the continuous generation of aluminum coagulants.The results obtained in this investigation were similar to thatobtained by Zhu et al. for the virus removal [36].To better understand the removal mechanisms of algae in theabove experiments, two samples of algal flocs with the similarremoval efficiency (about 70%) were collected for AFM analysis.As shown in Fig. 7a, the fresh algae cells before ECF treatmentappeared to have smooth surface; while after ECF treatment underinitial pH of 6, a number of small floccules were adsorbed on thealgae (Fig. 7b), which was due to the charge neutralization betweenthe positively charged floccules and the negatively charged algae.Fig. 7c shows that the treated algae were covered almost completelywith a large amount of flocs under the initial pH of 9; thus the algaecells were considered to be removed through the mechanism ofsweeping flocculation and enmeshment.340 S. Gao et al. / Journal of Hazardous Materials 177 (2010) 336–343Fig. 7. AFM topographic images of algal flocs, scan rate: 0.5003 Hz. (a) Algae infresh culture before treatment, (b) after ECF treatment, conditions: initial pH, 6; current density, 1 mA/cm2 ; electrolysis time, 5 min; effluent pH, 7.4; the algae removalefficiency, 70.2% (c) after ECF treatment, conditions: initial pH, 9; current density,1 mA/cm2 ; electrolysis time, 35 min; effluent pH, 8.9; the algae removal efficiency,71.4%.Besides, variation of the solution pH during the ECF process wasinvestigated. It could be observed in Fig. 8 that when the initial pHwas 4–8, the solution pH increased gradually with the electrolysistime. The increase of pH was mainly due to the continuous formation of OH− ions at the cathode as a consequence of the H2 evolutionprocess (Eq. (4)). In addition, Eq. (3) would shift towards the left,which could also lead to the increase of pH [41]. On the other hand,when the initial pH was increased to 9 and 10, a slight decrease ofthe pH was observed at the beginning, which might be explainedby the consumption of OH− as a consequence of the formation ofAl(OH)4− ; and then almost a constant pH level was maintained,probably due to the buffer effect of Al(OH)3 /Al(OH)4− (Eq. (13)).Al(OH)3 + OH− ↔ Al(OH)4− (13)As shown in Fig. 6, when the initial pH varied in the range of4–7, the electrolysis time for complete algae removal was 45 minunder the experimental conditions. Thus, the energy consumptionwas almost constant at the level of about 0.3 kWh/m3 (Fig. 9). However, as the initial pH further increased from 7 to 9, the electrolysistime for complete algae removal increased from 45 to 75 min correspondingly, which led to the increase of energy consumptionFig. 8. Variation of pH as a function of electrolysis time at different initial pH. Conditions: room temperature; current density, 1 mA/cm2 ; volume, 1.0 dm3 ; initial celldensity 1.2 × 109–1.4 × 109 cells/L.from 0.29 to 0.53 kWh/m3 . On the other hand, the similar energyconsumption was observed for the initial pH values of 9 and 10(0.53 kWh/m3 vs. 0.60 kWh/m3 ), mainly due to the same electrolysis time of 75 min required for complete algae removal.In conclusion, higher efficiency of algae removal could beobtained in acidic and neutral conditions. With lower pH, lowaluminum dosage would be required for algae removal throughthe charge neutralization mechanism; while at higher pH, higheraluminum dosage was needed to achieve the similar removalefficiency, through the mechanism of enmeshment and sweeping flocculation. And both coagulation mechanisms were equallyimportant for algae removal in ECF process.3.4. Effect of initial algae cell densityIn natural waters, different algae cell densities might occur indifferent regions and different seasons. Thus, the effectiveness ofECF for algae removal with different initial algae cell densities wasevaluated. Fig. 10 shows the influence of initial cell density onalgae removal, which decreased notably with the increase of celldensity. This behavior could be attributed to the fact that no sufficient aluminum was available for the removal of excessive algaecells with short electrolysis time. Furthermore, the reaction rateFig. 9. Electrical energy consumption as a function of initial pH for completeremoval of algae. Conditions: room temperature; current density, 1 mA/cm2 ; volume, 1.0 dm3 ; initial cell density 1.2 × 109–1.4 × 109 cells/L.S. Gao et al. / Journal of Hazardous Materials 177 (2010) 336–343 341Fig. 10. Removal efficiency of algae as a function of electrolysis time with differentinitial cell densities. Conditions: initial pH, 7.0; current density, 1 mA/cm2 ; volume,1.0 dm3 .decreased when the initial cell density was increased accordingto Emamjomeh and Sivakumar [42]. The similar results were alsoobtained by Ghosh et al. [43].In the experiments, when the cell densities were 0.55 × 109,1.10 × 109, 1.55 × 109 and 2.10 × 109 cells/L, the energy consumption of the ECF process for complete algae removal were 0.20, 0.21,0.30 and 0.26 kWh/m3 , respectively. The initial cell density did notseem to greatly influence the energy consumption.
Fig. 11. Removal efficiency of algae as a function of electrolysis time under different
temperature. Condition: initial pH, 7.0; current density, 1 mA/cm2 ; volume, 1.0 dm3 ;
initial cell density 1.2 × 109–1.4 × 109 cells/L.
3.5. Effect of temperature
Water temperature is one of the most important environmental factors that might influence algae removal in the ECF. However,
previous studies showed that water temperature exerted different
effects on electrocoagulation for the removal of different pollutants [44,45]. Thus, it is necessary to examine the effect of water
temperature on algae removal. As shown in Fig. 11 , it was found
Fig. 12. SEM-EDX analysis of the algal flocs produced by ECF. (a and b) SEM micrograph at different magnifications; EDX analysis of elemental compositions (c) on the algae
cells and (d) on the agglutinant.
342 S. Gao et al. / Journal of Hazardous Materials 177 (2010) 336–343
Table 1
Elemental composition and relative contents of atoms on the flocs by SEM-EDX analysis.
Element CK NK OK AlK PK SK NaK FeK MgK Total
Spectrum 1 65.40% 9.49% 16.17% 3.78% 2.99% 1.21% 0.36% 0.49% 0.11% 100%
Spectrum 2 42.57% 9.85% 22.15% 14.27% 6.89% 2.05% 0.55% 1.39% 0.28% 100%
that the algae removal was dramatically improv

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ทั้งๆที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการกำจัดสาหร่ายที่มีความหนาแน่นกระแสที่สูงกว่าการเพิ่มความหนาแน่นกระแสยังสามารถนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของการใช้ที่อาจเกิดขึ้นซึ่งส่งผลให้เพิ่มมากขึ้นของการใช้พลังงานของระบบECF (ที่สม. (12)) ตามรูป Fig 5 ก็อาจจะตั้งข้อสังเกตว่าเป็นความหนาแน่นในปัจจุบันแตกต่างกันจาก0.5 ไป 5.0 mA / cm2 การใช้พลังงานเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว0.20-2.28 kWh / m3 ตามลําดับ. ดังนั้นมันอาจจะเป็นสิ่งสำคัญที่จะเพิ่มประสิทธิภาพการป้อนข้อมูลปัจจุบันกระบวนการ ECF ที่ เพื่อหลีกเลี่ยงการปรับค่า pH โพสต์และการใช้พลังงาน extrahigher ในการสืบสวนคดีนี้ในปัจจุบันมีความหนาแน่นของ 1 mA / cm2 ถูกพบว่าเป็นมูลค่าที่เหมาะสมเมื่อพิจารณาการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพในการกำจัดและพีเอชของน้ำทิ้งพร้อมกัน. 3.3 ผลของ pH เริ่มต้นมันได้รับการยอมรับมานานแล้วว่าการแก้ปัญหาค่าpH เป็นหนึ่งในตัวแปรสำคัญที่มีผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของกระบวนการECF [12,16]. พีเอชเริ่มต้นแสดงผลกระทบที่แตกต่างกันใน ECF สำหรับเป้าหมายที่แตกต่างกันมลพิษเช่นความขุ่นและสีดำEriochrome T [8,17] อย่างไรก็ตามอิทธิพลของค่า pH ในการกำจัดสาหร่ายยังไม่ได้รับการทำที่ชัดเจนเลย ดังนั้นในการศึกษาครั้งนี้ผลของ pH เริ่มต้นในการกำจัดสาหร่ายยังถูกตรวจสอบด้วยค่าpH ที่แตกต่างกันในช่วง 4-10 ได้. รูป 5. การใช้พลังงานไฟฟ้าเป็นหน้าที่ของความหนาแน่นกระแสสมบูรณ์สำหรับการกำจัดของสาหร่าย เงื่อนไข: อุณหภูมิห้อง; pH เริ่มต้น 7.0; ปริมาณ 1.0 dm3;. ความหนาแน่นของเซลล์เริ่มต้น 1.2 ×× 109-1.4 109 เซลล์ / L รูป 6. มีประสิทธิภาพการกำจัดสาหร่ายเป็นหน้าที่ของเวลาที่มีกระแสไฟฟ้าที่แตกต่างกัน pH เริ่มต้น เงื่อนไข: อุณหภูมิห้อง; ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้า 1 mA / cm2; ปริมาณ1.0 dm3; ความหนาแน่นของเซลล์เริ่มต้น 1.2 ×× 109-1.4 109 เซลล์ / L. จากรูป 6 ก็อาจจะพบว่าค่า pH เริ่มต้นต่ำเป็นประโยชน์ต่อสาหร่ายกำจัด สำหรับครั้งแรก 15 นาทีที่ ECF แสดงประสิทธิภาพต่ำสำหรับการกำจัดสาหร่ายเมื่อpH เริ่มต้นอยู่ในช่วงอัลคาไลน์. ประสิทธิภาพการรักษาลดลงกับการเพิ่มขึ้นของค่า pH เริ่มต้น. เมื่อ tECF = 55 นาที, ECF ออกสาหร่ายในน้ำดิบสมบูรณ์ด้วยค่า pH 4-7 นั้น ในขณะที่ประสิทธิภาพการกำจัดเป็น99%, 90% และ 87.2% เมื่อ pH เริ่มต้น 8, 9 และ 10 ตามลำดับ. มันก็สังเกตได้จากรูป 6 ว่าการกำจัดสาหร่ายอาจจะดีขึ้นโดยการลดค่าpH เริ่มต้นและ / หรือเพิ่มเวลากระแสไฟฟ้า นี้อาจจะอธิบายได้ด้วย aluminumspecies ในการแก้ปัญหาซึ่งอาศัยอย่างมีนัยสำคัญในค่า pH และความเข้มข้นของอลูมิเนียมตาม concentrationpH อลูมิเนียมชนิดแผนภาพ [35] ในค่า pH ที่เป็นกรดเป็นกลางและช่วง(4-7) ตกตะกอนไฮดรอกไซอลูมิเนียมและไพเพอร์ monomerichydroxoaluminum เช่นเดียวกับสายพันธุ์เช่นพอลิเมอAl13 O4 (OH) 247+ มีสายพันธุ์หลักในการแก้ปัญหาตามไปที่[40] เป็นผลให้ตกตะกอนประจุบวกที่อาจจะเกิดขึ้น(เช่นไฮดรอกไซอลูมิเนียมพร้อมกับไพเพอร์ hydroxoaluminum ดูดซับ) ดังนั้นสาหร่ายประจุลบจะถูกดูดซับได้อย่างง่ายดายบนตกตะกอนประจุบวกซึ่งอำนวยความสะดวกในการกำจัดของสาหร่ายผ่านลอยตามมา. ในสภาพที่อัลคาไลน์, แอนไอออน monomeric-hydroxoaluminum โดดเด่นในการแก้ปัญหาซึ่งนำไปสู่ค่าใช้จ่ายเชิงลบของการตกตะกอนไฮดรอกไซอลูมิเนียม [8 ] และทำให้ลดความสามารถในการดูดซับของสาหร่ายที่มีประจุลบ ดังนั้น ECF แสดงการกำจัดสาหร่ายที่เลวร้ายยิ่งภายใต้เงื่อนไขที่เป็นด่างเมื่อเทียบกับว่าภายใต้เงื่อนไขและกรดเป็นกลาง แต่เมื่อเวลาผ่านกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพในการกำจัดสาหร่ายที่ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเป็นผลมาจากการกวาดและenmeshment ผลผ่านรุ่นต่อเนื่องของอลูมิเนียม coagulants. ผลที่ได้รับในการตรวจสอบครั้งนี้มีความคล้ายคลึงกับที่ได้รับโดย Zhu et al, สำหรับกำจัดไวรัส [36]. เพื่อทำความเข้าใจกลไกการกำจัดของสาหร่ายในการทดลองข้างต้นทั้งสองตัวอย่างของกลุ่มแบคทีเรียสาหร่ายคล้ายกับประสิทธิภาพในการกำจัด(ประมาณ 70%) ที่ถูกเก็บรวบรวมเพื่อการวิเคราะห์ AFM. ดังแสดงในรูป 7a เซลล์สาหร่ายสดก่อนการรักษา ECF ดูเหมือนจะมีพื้นผิวเรียบ; ขณะที่หลังการรักษาภายใต้ ECF pH เริ่มต้นจาก 6 จำนวน floccules ขนาดเล็กถูกดูดซับบนสาหร่าย(รูป. 7b) ซึ่งเป็นเพราะการวางตัวเป็นกลางค่าใช้จ่ายระหว่างfloccules ประจุบวกและประจุลบสาหร่าย. รูป 7c แสดงให้เห็นว่าสาหร่ายได้รับการรักษาที่ถูกปกคลุมเกือบสมบูรณ์มีจำนวนมากของกลุ่มแบคทีเรียภายใต้ค่าpH เริ่มต้นของ 9; จึงสาหร่ายเซลล์ได้รับการพิจารณาจะถูกลบออกผ่านทางกลไกของตะกอนและกวาดenmeshment. 340 เอส Gao et al, / วารสารวัสดุอันตราย 177 (2010) 336-343 รูป 7. AFM ภาพภูมิประเทศของกลุ่มแบคทีเรียสาหร่ายอัตราการสแกน: 0.5003 เฮิร์ตซ์ (ก) ในสาหร่ายวัฒนธรรมสดก่อนการรักษา(ข) หลังการรักษา ECF เงื่อนไข: พีเอชเริ่มต้น 6; ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้า 1 mA / cm2; เวลาที่กระแสไฟฟ้า 5 นาที; พีเอชของน้ำทิ้ง 7.4; การกำจัดสาหร่ายมีประสิทธิภาพ 70.2% (ค) หลังการรักษา ECF เงื่อนไข: พีเอชเริ่มต้น 9; ความหนาแน่นกระแส, 1 mA / cm2; กระแสไฟฟ้าเวลา 35 นาที; พีเอชของน้ำทิ้ง 8.9; ประสิทธิภาพในการกำจัดสาหร่าย, 71.4%. นอกจากนี้การเปลี่ยนแปลงของค่า pH การแก้ปัญหาในระหว่างกระบวนการ ECF ได้รับการตรวจสอบ มันอาจจะสังเกตเห็นในรูป 8 ว่าเมื่อ pH เริ่มต้นเป็น4-8 ค่า pH การแก้ปัญหาเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ กับกระแสไฟฟ้าเวลา การเพิ่มขึ้นของค่าความเป็นกรดเป็นส่วนใหญ่เนื่องจากการสะสมอย่างต่อเนื่องของไอออน OH- ที่แคโทดเป็นผลของวิวัฒนาการ H2 กระบวนการ (สม. (4)) นอกจากนี้สมการ (3) จะเปลี่ยนไปทางซ้ายซึ่งอาจนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของค่าpH [41] ในขณะที่คนอื่น ๆเมื่อ pH เริ่มต้นเพิ่มขึ้นเป็น 9 และ 10 ลดลงเล็กน้อยจากค่าความเป็นกรดเป็นข้อสังเกตที่จุดเริ่มต้นที่อาจจะอธิบายได้จากการบริโภคของOH- เป็นผลมาจากการก่อตัวของอัล(OH) 4 -; และจากนั้นเกือบจะเป็นระดับ pH คงถูกเก็บรักษาไว้, อาจเป็นเพราะผลกันชนของอัล (OH) 3 / อัล (OH) 4 (สม. (13)). Al (OH) 3 + OH- ↔ Al (OH) 4 (13) ดังแสดงในรูป 6 เมื่อ pH เริ่มต้นแตกต่างกันในช่วง4-7 เวลาที่กระแสไฟฟ้าสำหรับการกำจัดสาหร่ายสมบูรณ์เป็น 45 นาทีภายใต้เงื่อนไขการทดลอง ดังนั้นการใช้พลังงานก็เกือบจะคงที่ในระดับประมาณ 0.3 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง / m3 (รูป. 9) แต่เป็น pH เริ่มต้นเพิ่มขึ้นอีก 7-9, กระแสไฟฟ้าเวลาสำหรับการกำจัดสาหร่ายสมบูรณ์เพิ่มขึ้น45-75 นาทีตามลําดับซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของการใช้พลังงานในรูป 8. การเปลี่ยนแปลงของค่าความเป็นกรดเป็นหน้าที่ของเวลากระแสไฟฟ้าที่แตกต่างกัน pH เริ่มต้น เงื่อนไข: อุณหภูมิห้อง; ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้า 1 mA / cm2; ปริมาณ 1.0 dm3; เซลล์เริ่มต้นความหนาแน่น 1.2 ×× 109-1.4 109 เซลล์ / L. 0.29-0.53 kWh / m3 ในทางตรงกันข้ามพลังงานคล้ายการบริโภคพบว่าสำหรับค่าพีเอชเริ่มต้นของการที่ 9 และ 10 (0.53 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง / m3 เทียบกับ 0.60 kWh / m3) ส่วนใหญ่เกิดจากกระแสไฟฟ้าในเวลาเดียวกันของ 75 นาทีที่จำเป็นสำหรับการกำจัดสาหร่ายสมบูรณ์. ใน สรุปได้ว่ามีประสิทธิภาพสูงในการกำจัดสาหร่ายที่อาจจะได้รับในสภาพที่เป็นกรดและเป็นกลาง ด้วยค่า pH ต่ำกว่าต่ำปริมาณอลูมิเนียมจะต้องสำหรับการกำจัดสาหร่ายผ่านกลไกการวางตัวเป็นกลางค่าใช้จ่าย; ในขณะที่พีเอชสูงขึ้นสูงขึ้นปริมาณอลูมิเนียมเป็นสิ่งที่จำเป็นเพื่อให้บรรลุการกำจัดที่คล้ายกันอย่างมีประสิทธิภาพผ่านทางกลไกของenmeshment และตะกอนกวาด และทั้งสองกลไกการแข็งตัวได้อย่างเท่าเทียมกันที่สำคัญสำหรับการกำจัดสาหร่ายในกระบวนการ ECF. 3.4 ผลของความหนาแน่นของเซลล์สาหร่ายเริ่มต้นในน้ำธรรมชาติความหนาแน่นของเซลล์สาหร่ายที่แตกต่างกันอาจจะเกิดขึ้นในภูมิภาคต่างๆ และฤดูกาลที่แตกต่าง ดังนั้นประสิทธิภาพของECF สำหรับการกำจัดสาหร่ายที่มีความหนาแน่นของเซลล์สาหร่ายเริ่มต้นที่แตกต่างกันได้รับการประเมิน รูป 10 แสดงให้เห็นถึงอิทธิพลของความหนาแน่นของเซลล์เริ่มต้นในการกำจัดสาหร่ายที่ลดลงโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการเพิ่มขึ้นของเซลล์หนาแน่น ลักษณะการทำงานนี้จะนำมาประกอบกับความจริงที่ว่าไม่มีอลูมิเนียมที่มีอยู่เพียงพอสำหรับการกำจัดของสาหร่ายที่มากเกินไปเซลล์ที่มีกระแสไฟฟ้าเวลาสั้น ๆ นอกจากนี้อัตราการเกิดปฏิกิริยารูป 9. การใช้พลังงานไฟฟ้าเป็นหน้าที่ของพีเอชเริ่มต้นสำหรับสมบูรณ์กำจัดของสาหร่าย เงื่อนไข: อุณหภูมิห้อง; ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้า 1 mA / cm2; ปริมาณ 1.0 dm3; ความหนาแน่นของเซลล์เริ่มต้น 1.2 ×× 109-1.4 109 เซลล์ / L. เอส Gao et al, / วารสารวัสดุอันตราย 177 (2010) 336-343 341 รูป 10. การกำจัดที่มีประสิทธิภาพของสาหร่ายเป็นหน้าที่ของเวลาที่มีกระแสไฟฟ้าที่แตกต่างกันมีความหนาแน่นของเซลล์เริ่มต้น เงื่อนไข: pH เริ่มต้น 7.0; ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้า 1 mA / cm2; ปริมาณ1.0 dm3. ลดลงเมื่อความหนาแน่นของเซลล์เริ่มต้นที่เพิ่มขึ้นตามการ Emamjomeh และ Sivakumar [42] ผลที่คล้ายกันนอกจากนี้ยังได้รับโดยกอช et al, [43]. ในการทดลองเมื่อความหนาแน่นของเซลล์เป็น 0.55 × 109 1.10 × 109 1.55 × 109 และ 2.10 × 109 เซลล์ / ลิตรการใช้พลังงานของกระบวนการ ECF สำหรับการกำจัดสาหร่ายสมบูรณ์เป็น 0.20, 0.21, 0.30 และ 0.26 kWh / m3 ตามลำดับ ความหนาแน่นของเซลล์เริ่มต้นไม่ได้ดูเหมือนจะมีอิทธิพลอย่างมากการใช้พลังงาน. รูป 11. มีประสิทธิภาพการกำจัดสาหร่ายเป็นหน้าที่ของเวลากระแสไฟฟ้าภายใต้การที่แตกต่างกันอุณหภูมิ สภาพ: pH เริ่มต้น 7.0; ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้า 1 mA / cm2; ปริมาณ 1.0 dm3;. ความหนาแน่นของเซลล์เริ่มต้น 1.2 ×× 109-1.4 109 เซลล์ / L 3.5 ผลของอุณหภูมิอุณหภูมิของน้ำเป็นหนึ่งในปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่สำคัญที่สุดที่อาจมีผลต่อการกำจัดสาหร่ายใน ECF อย่างไรก็ตามการศึกษาก่อนหน้าพบว่าอุณหภูมิของน้ำที่กระทำที่แตกต่างกันมีผลต่อด้วยไฟฟ้าสำหรับการกำจัดของสารมลพิษที่แตกต่างกัน[44,45] ดังนั้นจึงมีความจำเป็นต้องตรวจสอบผลกระทบของน้ำที่อุณหภูมิในการกำจัดสาหร่าย ดังแสดงในรูป 11 มันก็พบรูป 12. การวิเคราะห์ SEM-EDX ของกลุ่มแบคทีเรียสาหร่ายที่ผลิตโดย ECF (A และ B) SEM micrograph ที่กำลังขยายที่แตกต่างกัน การวิเคราะห์ EDX องค์ประกอบธาตุ (ค) ในสาหร่ายเซลล์และ(ง) ใน agglutinant ได้. 342 เอส Gao et al, / วารสารวัสดุอันตราย 177 (2010) 336-343 ตารางที่ 1 องค์ประกอบของธาตุและเนื้อหาที่สัมพันธ์กันของอะตอมในกลุ่มแบคทีเรียโดยการวิเคราะห์ SEM-EDX. ธาตุ CK NK ตกลง Alk PK SK NaK FEK MGK รวมสเปกตรัม1 65.40% 9.49% 16.17% 3.78 % 2.99% 1.21% 0.36% 0.49% 0.11% 100% สเปกตรัม 2 42.57% 9.85% 22.15% 14.27% 6.89% 2.05% 0.55% 1.39% 0.28% 100% ว่าการกำจัดสาหร่ายได้อย่างรวดเร็วอิ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ทั้งๆที่มีการกำจัดมีประสิทธิภาพมากขึ้นของสาหร่ายที่มีความหนาแน่นกระแสสูง การเพิ่มความหนาแน่นกระแสไฟฟ้า ยังสามารถนำไปสู่
เพิ่มศักยภาพประยุกต์ซึ่งมีผลในการเพิ่มมากขึ้น
ของปริมาณการใช้พลังงานของระบบ ecf ( อีคิว ( 12 ) ตาม
กับภาพที่ 5 ก็สามารถสังเกตได้ว่าปัจจุบันมีหลากหลายจาก
0.5 ถึง 5.0 มา / cm2 ,การใช้พลังงานเพิ่มขึ้นอย่างมาก
จาก 0.20 2.28 kWh / m3
ต้องกัน จึงอาจต้องปรับ
กระแสอินพุตสำหรับกระบวนการ ecf เพื่อหลีกเลี่ยงการโพสต์การปรับค่าพีเอช และการบริโภคพลังงาน extrahigher . ในการสอบสวนนี้ ความหนาแน่นกระแส
1 มา / cm2 พบเป็นค่าที่เหมาะสมเมื่อ
เมื่อพิจารณาการใช้พลังงาน , ประสิทธิภาพ ,pH น้ำพร้อมกันและ
.
3.3 . ผลของพีเอชเริ่มต้น
มันนาน ได้รับการยอมรับว่าเป็นหนึ่งในโซลูชั่นอ
คีย์ตัวแปรที่มีอิทธิพลต่อประสิทธิภาพของกระบวนการ ecf [ 12,16 ] .
pH เริ่มต้นแสดงผลที่แตกต่างกันสำหรับเป้าหมาย
ecf มลพิษต่าง ๆ เช่น ความขุ่น และ eriochrome สีดำ T [ 8,17 ] อย่างไรก็ตาม อิทธิพลของพีเอชที่กำจัดสาหร่ายได้ไม่ชัดเจน
ยัง ดังนั้นในการศึกษานี้ ผลของพีเอชเริ่มต้นในการกำจัดสาหร่าย
ยังตรวจสอบกับ pH ที่แตกต่างกันในช่วง 4 – 10 .
รูปที่ 5 การใช้พลังงานไฟฟ้าเป็นฟังก์ชันของความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าสำหรับการกำจัดเสร็จสมบูรณ์
ของสาหร่าย เงื่อนไข : อุณหภูมิห้อง ; พีเอชเริ่มต้น 7.0 ปริมาตร 1.0 dm3 ;
; ความหนาแน่นเซลล์เริ่มต้น 1.2 × 109 – 1.4 × 109 เซลล์ / ลิตร
รูปที่ 6ประสิทธิภาพการกำจัดสาหร่ายเป็นฟังก์ชันของเวลาการเริ่มต้นกับที่แตกต่างกัน . เงื่อนไข : อุณหภูมิห้อง ; ความหนาแน่น 1 MA / cm2 ; กําหนด
1.0 dm3 ; ความหนาแน่นเซลล์เริ่มต้น 1.2 × 109 – 1.4 × 109 เซลล์ / ลิตร
จากภาพที่ 6 ก็อาจจะพบว่า pH เริ่มต้นต่ำเป็นประโยชน์

การกำจัดสาหร่าย . สำหรับครั้งแรก 15 นาที ecf จัดแสดง
ประสิทธิภาพต่ำสำหรับกำจัดสาหร่ายเมื่อ pH เริ่มต้นอยู่ในช่วงที่เป็นด่าง .
ประสิทธิภาพการรักษาลดลงเมื่อพีเอชเริ่มต้น
tecf = 55 นาที ecf กำจัดสาหร่ายในน้ำดิบ
อย่างสมบูรณ์กับ pH 4 – 7 ; ในขณะที่ประสิทธิภาพถูก
99% , 90% และ 87.2 % เมื่อ pH เริ่มต้นเท่ากับ 8 , 9 และ 10 ตามลำดับ สังเกตได้จากรูปที่ 6

ที่กำจัดสาหร่ายได้ได้รับการปรับปรุงโดยการลด pH เริ่มต้นและ / หรือเพิ่ม
การเวลา นี้อาจอธิบายได้ด้วย aluminumspecies ในการแก้ปัญหา ซึ่งอาศัยอย่างมากกับ pH และความเข้มข้น
อลูมิเนียมตามชนิดอลูมิเนียม concentrationph แผนภาพ [ 35 ] ในช่วงที่เป็นกรดและด่างเป็นกลาง
( 4 ) 7 ) , อลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ไอออนและตะกอน monomerichydroxoaluminum ,