內電解法處理染料廢水實驗研究

周洵平 龐維福 徐曉莉

（1重慶遠達水務有限公司 重慶 400060 2瀘州市龍馬潭區環境監測站 四川瀘州 646100）

內電解法處理染料廢水實驗研究

周洵平1龐維福2徐曉莉2

（1重慶遠達水務有限公司 重慶 400060 2瀘州市龍馬潭區環境監測站 四川瀘州 646100）

染料廢水因其成分復雜，較難處理，在環保產業中成為污染源的重點。本文通過實驗研究了Fe/Cu內電解法處理染料廢水時pH和Fe、Cu質量比對處理效果的影響。

染料廢水；Fe/Cu內電解法；環保產業；節能效果

印染行業排放的廢水成分復雜,色度和化學需氧量很高,印染廢水是較難處理的工業廢水。當前中國產業結構正逐漸調整,一些規模相對小、污染較嚴重的染料生產企業將逐漸被取締和替代。很多印染加工企業采用落后工藝，在加工過程產生的印染廢水未經處理就直接排放，對周圍環境造成了較大危害。印染行業污水處理借助我國產業升級，加強環境保護已成為全社會的共識[1]。

1 染料廢水

1.1 染料廢水的來源

印染行業染料生產過程復雜，產生的廢棄物較多,在染料加工的磺化、硝化、重氮化、氧化還原以及酸(鹽)析等很多工藝過程都會產生固體廢氣物、廢水和廢氣。印染廢水主要來自產品結晶后的母液、加工生產流失的染料、部分生產階段的清洗污水、生產器皿清洗和沖洗廠房或設備產生的廢水等[2]。

1.2 染料廢水的特點

中國印染工業生產工藝很多是間斷式操作,染料產品數量多、產品產量小,廢水不連續排放的特點,廢水水質變化大,污水色度高，而且化學需氧量高且成分復雜，可生化性較差，無機鹽含量高，生物毒性大等。

1.3 染料廢水的危害

染料廢水含有大量的無機重金屬離子如鐵、鈷、鎳、銅、鉻、鎘、砷、鉛等排入水體中，這些重金屬離子對水生生態系統有很大的危害。重金屬除了危害水生態系統還可能危害到生物體，由于生物圈的物質循環和能量轉移，重金屬隨之遷移。重金屬可以通過水循環或表面接觸危害人體，有的重金屬通過食物鏈間接地危害人身健康,如水俁病、痛痛病等,受重金屬污染重者還可能會引起死亡[3]。

2 處理染料廢水的方法

印染廢水排放總量越來越大，由于印染行業廢水排放標準越來越高，印染廢水的處理難度將越來越大,因此需要開展成本低、高去除率的廢水處理技術。電化學技術是近年來處理化工廢水應用最多，而且處理難度最低的方法。其中應用最廣泛的是電化學法，這種方法應用范圍廣、操作簡單、維護成本低及處理效果明顯,除了染料廢水外還應用于很多種工業廢水處理領域。

3 Fe/Cu內電解法

3.1 實驗原理

鐵/銅內電解法實驗原理是利用兩種金屬的化學電位不同，在以印染廢水為電解質的環境中組成很多原電池，銅作為催化劑，發生氧化還原化學反應，對印染廢水起到氧化分解的作用，同時金屬離子可以吸附和絮凝去除污染物。而內電解反應中主要降解污染物的是新生態的鐵離子和還原氫。

3.2 實驗試劑

本實驗所用水樣為青島某染料廠的混合染料廢水,主要試劑見表1。

表1 主要實驗試劑

3.3 實驗方法

本實驗采用鐵屑和銅粉作為實驗原材料。鐵屑篩選后粒徑控制在0.3到0.5厘米之間。為消除鐵屑和銅粉這兩種材料對實驗結果的影響,實驗開始前要進行相應的處理；鑄鐵屑用質量分數為10%的熱堿水浸泡0.5h去除表面油漬,取出后用蒸餾水清洗，再用2%的稀鹽酸浸泡0.5h，以去除鐵屑表面的鐵銹,露出新鮮表面,再用蒸餾水沖洗干凈,備用。本實驗采用靜態燒杯實驗。將實驗材料在燒杯中按比例充分混合,倒入染料廢水，鐵屑與銅粉與染料廢水發生化學反應。

3.4 實驗結果及討論

3.4.1 pH的影響

取水樣各500mL,分別調節pH至2,3,4,5,6，將鐵屑與銅粉倒入燒杯中,經過半小時的反應時間。然后取出樣品，用環境監測儀器設備檢測化學需氧量和色度兩相指標。pH對內電解處理效果的影響圖1所示

從實驗結果可以看出，在pH=3時,色度的去除率達到70%，而化學需氧量的去除率也可以達到55%，在Ph=3時這兩種污染物的去除率最高,pH值過低或過高均會影響二者的去除率。

3.4.2 鐵銅質量比的影響

分別按照鐵和銅的質量比為8:1,16:1,20:1,24:1,30:1,35:1,50:1倒入燒杯。取等量水樣,調節pH=3,將印染廢水倒入燒杯中至稍低于鐵屑表面,經過1時的反應，檢測兩種物質的去除率。

從實驗結果可以看出色度的去除率隨鐵銅質量比增大而增大,化學需氧量的去除率隨鐵銅質量比呈現拋物線趨勢,當鐵銅質量比為30:1時色度和化學需氧量的去除率均為最大值75.6%和58.2%,與不使用催化劑的相比,去除率分別提高9.1%和15.7%。

圖1 pH對色度和COD去除率影響

4 節能效果對比

圖2 鐵銅質量比對去除率的影響

染料廢水的電化學法與電絮凝方法相比，反應時間短，而且不需要消耗電能,操作維護方法更為簡便。在pH=3,反應時間為0.5h,鐵銅質量比為30:1條件下,染料廢水的去除率最高，鐵/銅電解法對色度的去除率可以達到70%以上,化學需氧量的去除率可達到60%左右。

[1]姜佩.染料廢水處理技術研究.中國海洋大學.2012(04).

[2]陳躍.染料廢水處理技術及研究趨勢.黃石理工學院學報.2011(02).

[3]丁紹蘭,李鄭坤,王睿.染料廢水處理技術綜述.水資源保護.2010(05).

周洵平（1975-），男，漢族，碩士研究生，高級工程師，主要從事水污染防治技術方面研究。