催化電解印染廢水影響因素研究

殷明彩

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催化電解印染廢水影響因素研究

殷明彩

波鷹（廈門(mén)）科技有限公司

該文采用納米催化電解技術(shù)，對(duì)印染廢水的COD及色度去除率影響因素進(jìn)行了研究，考察了電解時(shí)間、電流密度、電導(dǎo)率及pH等因素對(duì)去除率的影響。結(jié)果表明，COD和色度的去除率隨電解時(shí)間的增加和電流密度的增大而增加，且對(duì)色度的去除效果要優(yōu)于COD。增加電導(dǎo)率對(duì)廢水的色度和COD的去除效果不明顯，適當(dāng)降低廢水的pH值有利于增強(qiáng)電解效果。

印染廢水 影響因素 催化電解

印染廢水是印染企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的各種廢水混合后的總稱(chēng)。印染廢水主要由退漿廢水、煮練廢水、漂白廢水、絲光廢水、染色廢水和印花廢水組成，其中含有大量的染料、助劑、漿料、酸堿、纖維雜質(zhì)及無(wú)機(jī)鹽等，其特點(diǎn)是有機(jī)物含量高、堿度高、色度深、組成復(fù)雜、可生化性差，而且其中的硝基、氨基化合物及銅、鉻、鋅、砷等重金屬元素具有較大的生物毒性。長(zhǎng)期以來(lái)，印染廢水一直是工業(yè)廢水處理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。電催化氧化的機(jī)理主要是通過(guò)電極和催化材料的作用產(chǎn)生超氧自由基、過(guò)氧化氫（H2O2）、羥基自由基（·OH）等活性基團(tuán)來(lái)降解有機(jī)物。這種降解途徑使有機(jī)物降解更徹底、不易產(chǎn)生毒害中間產(chǎn)物，基本上無(wú)二次污染，被稱(chēng)為“環(huán)境友好”技術(shù)。加之其設(shè)備小、占地少、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單、COD去除率高和脫色效果好等優(yōu)點(diǎn)，日益受到人們的重視。為了進(jìn)一步提高催化電解法的處理效果，研究制約該方法處理效果的影響因素是十分必要的。因此，本文通過(guò)將實(shí)驗(yàn)研究電導(dǎo)率、電解質(zhì)、時(shí)間、電流、酸堿度等因素對(duì)催化電解去除印染廢水的影響，力求找到最佳的去除條件。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)儀器與材料

COD快速測(cè)定儀，微波閉式COD/TN/TP消解儀，WMX-ⅢA，廣東韶關(guān)科力實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；中潤(rùn)ZRC-6，混凝實(shí)驗(yàn)攪拌機(jī)（帶溫控、六聯(lián)攪拌機(jī)）；電子天平（精度為0.001g）。

藥劑：氫氧化鈉、硫酸、硫酸鈉、聚合硫酸鋁、聚丙烯酰胺，以上均為分析純?cè)噭?/p>

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1.2.1電解時(shí)間對(duì)催化電解處理印染廢水效果的影響

在電導(dǎo)率為1500μS/cm、電流為5A條件下，電解時(shí)間分別為0.5、1、2、3、4min，測(cè)各個(gè)指標(biāo)（COD、色度）。

1.2.2電流密度對(duì)催化電解處理印染廢水效果的影響

在電導(dǎo)率為1500μS/cm、電解時(shí)間為1min條件下，電流分別為1、3、5、7、9A，測(cè)各個(gè)指標(biāo)（COD、色度）。

1.2.3電導(dǎo)率對(duì)催化電解處理印染廢水效果的影響

在電解工作電流為5A，電解時(shí)間為1min條件下，溶液濃度電導(dǎo)率分別為1500μS/cm、3000μS/cm、4500μS/cm、6000μS/cm，測(cè)各個(gè)指標(biāo)（COD、色度）。

1.2.4 pH對(duì)催化電解處理印染廢水效果的影響

在電流為5A、電解時(shí)間為1min條件下，pH為2、4、7、10、12，測(cè)各個(gè)指標(biāo)（COD、色度）。

1.3 分析方法

COD采用微波閉式COD/TN/TP消解儀測(cè)定；色度測(cè)定采樣稀釋倍數(shù)法。

2 結(jié)果分析與討論

2.1 電解時(shí)間對(duì)COD與色度去除率的影響

在5個(gè)裝有印染廢水1L的燒杯中，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電流至5.0A。分別電解0.5 min，1 min，2 min，3 min，4 min。電解后的廢水色度與COD變化情況見(jiàn)圖1（左）。

圖1 電解時(shí)間和電流強(qiáng)度對(duì)廢水去除效果的影響

由圖1（左）可知，隨著電解時(shí)間的延長(zhǎng)，色度與COD的去除率逐漸增大，在4min時(shí)去除率分別達(dá)到60%與28%，而實(shí)驗(yàn)中也觀測(cè)到廢水顏色隨電解時(shí)間的增加逐漸變淡，也直觀地顯示出電解時(shí)間對(duì)脫色效果的影響。另外，圖1（左）中色度的去除率明顯高于COD，說(shuō)明不同電解時(shí)間條件下，催化電解對(duì)色度的去除效果要優(yōu)于COD。

2.2 電流強(qiáng)度對(duì)COD與色度去除率的影響

由圖1(右)可知，色度與COD的去除率隨著電流的增加而逐漸增大，且實(shí)驗(yàn)中也觀測(cè)到，廢水顏色隨電流密度的增大逐漸變淡，這與時(shí)間變化的影響較為相似。但在較低電流強(qiáng)度下（1A與3A），色度去除率為0，可見(jiàn)低電流強(qiáng)度條件下脫色效果不明顯。

2.3 電導(dǎo)率對(duì)COD與色度去除率的影響

由圖2(左)可知，電導(dǎo)率為6000μS/cm條件下，色度與COD去除率分別為28%、11%，具有一定的去除效果。但1500~4500μS/cm時(shí)，色度去除率均為14%，COD最高僅為4.4%，由此可見(jiàn)，增加電導(dǎo)率對(duì)廢水的色度和COD的去除效果不明顯。

為減少氯離子電解過(guò)程中對(duì)電解效果的干擾，設(shè)計(jì)以硫酸鈉為電解質(zhì)調(diào)節(jié)電導(dǎo)率試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖2(右)。

圖2(右)中，色度去除率變化情況與NaCl為電解質(zhì)變化情況相似，而COD去除率維持10%~13%，變化甚微。綜上所述，在高電導(dǎo)率（>6000μS/cm）對(duì)脫色有一定的去除效果，但在1500~6000μS/cm條件下增加電導(dǎo)率對(duì)去除效果的影響不大。

（左：電解質(zhì)為NaCl；右：電解質(zhì)為Na2SO4）

2.4 pH值對(duì)COD與色度去除率的影響

實(shí)驗(yàn)中觀察到，pH為2與pH為4的實(shí)驗(yàn)組顏色要明顯淺于其他組，圖3(左)中，色度和COD去除率也明顯高于其他組，而在pH在7~12之間的廢水色度去除率基本沒(méi)有變化，COD去除率呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢(shì)。圖3(右)顯示以硫酸為介質(zhì)調(diào)節(jié)pH對(duì)廢水去除效果的影響情況，其變化趨勢(shì)基本和以鹽酸為介質(zhì)的變化情況基本相同。

（左：鹽酸調(diào)pH；右：硫酸調(diào)pH）

從以上可知，在酸性和堿性條件下，催化電解后COD去除率要高于中性條件（pH=7）,且隨著酸性或堿性的加強(qiáng)，去除率逐漸增大。但在較強(qiáng)酸性條件下的去除效果要明顯優(yōu)于堿性。李大鵬[1]對(duì)毛紡廠的染缸廢水研究表明，廢水pH值降低，脫色率升高，并發(fā)現(xiàn)在酸性條件下的電化學(xué)氧化效能高于較強(qiáng)堿性水質(zhì)。因此，適當(dāng)降低廢水的pH值有利于增強(qiáng)電解效果。

3 結(jié)論

采用納米催化電解技術(shù)，考察電解時(shí)間、電流密度、電導(dǎo)率及pH等因素對(duì)印染廢水的COD及色度去除率的影響。結(jié)果表明：（1）COD和色度的去除率隨電解時(shí)間和電流密度的增大而增加，且對(duì)色度的去除效果要優(yōu)于COD。

（2）高電導(dǎo)率（>6000μS/cm）對(duì)脫色有一定的去除效果，但在1500~6000μS/cm條件下增加電導(dǎo)率，對(duì)去除效果的影響不大。

（3）在酸性和堿性條件下，催化電解后COD去除率要高于中性條件（pH=7）,且隨著酸性或堿性的加強(qiáng)，去除率逐漸增大。但在較強(qiáng)酸性條件下的去除效果要明顯優(yōu)于堿性，適當(dāng)降低廢水的pH值有利于增強(qiáng)電解效果。

[1]李大鵬. 電化學(xué)氧化處理印染廢水的過(guò)程和特性[J].中國(guó)給水排水, 2002, 18(5): 6-9.