偶氮染料廢水電解優化處理研究

王向寧

（邢臺市環境監測站河北邢臺054000）

偶氮染料廢水電解優化處理研究

王向寧

（邢臺市環境監測站河北邢臺054000）

本研究以具有典型偶氮結構的單偶氮染料酸性橙Ⅱ為研究對象，以電解技術為核心，開展電解工藝的優化強化處理難降解偶氮染料的系統性研究，達到電解工藝參數的優化及強化電化學方法降解難降解有機物的目的，促進和改善該技術在實際中的應用。

電化學；酸性橙Ⅱ；優化

1　前言

染料廢水具有成分復雜，排放量大，難于生物降解等特點，直接危害著環境和人類的健康，成為環境重要污染源之一[1]。處理染料廢水的方法主要有物理法、化學法、生物法[2]及這些方法的組合。目前電化學技術作為一種環境友好技術，在含染料廢水處理領域，已成為一類具有競爭力的廢水處理方法，與其它水處理技術相比，具有無需或少量投加化學藥，不產生二次污染，后處理簡單，占地面積小，管理方便等優點[3]。

本研究以典型難處理物偶氮染料酸性橙Ⅱ為模型化合物，以電解技術為核心，開展電解工藝的優化強化處理，促進和改善該技術在實際中的應用。

2　實驗部分

2.1實驗裝置

由恒電位儀、電解槽和電極組成。電解槽為有機玻璃圓柱形反應器，直徑為5cm，高為7cm，體積為50mL，兩電極均為鉑電極，形狀大小一致，面積為2cm2。

2.2實驗方法

配制系列濃度的酸性橙Ⅱ電解溶液，以Na2SO4為電解質，調節溶液的pH值，反應體積為50mL，在不同的電解條件下配制不同濃度的染料溶液，通過調節磁力攪拌器進行攪拌，調節不同電流密度，每隔0.5h取樣測溶液的吸光度，并記錄數據。

2.3酸性橙Ⅱ特性

偶氮染料酸性橙Ⅱ電解液呈橙黃色，分子結構見圖1。

圖1　酸性橙Ⅱ的分子結構

3　結果與討論

3.1電解時間的影響

酸性橙Ⅱ溶液的濃度20mg/L，溶液體積50mL，電解質(Na2SO4)濃度0.1mol/L，極板間距為30mm，以脫色率為評價指標，不同電解時間對染料脫色影響，見圖2。

圖2　電解不同時間對染料的降解脫色曲線

結果表明，最佳電解時間為3h。

3.2極板間距的影響

酸性橙Ⅱ溶液濃度為20mg/L，電流密度為50mA/cm2，溶液體積為50mL，電解質(Na2SO4)濃度為0.1mol/L，電解時間為3h，以脫色率為評價指標，不同極板間距對染料脫色的情況，見圖3。

圖3　不同極板間距對染料降解脫色曲線

結果表明，30mm為最佳的電解極板間距。

3.3電流密度的影響

酸性橙Ⅱ溶液濃度為20mg/L，溶液體積為50mL，電解質(Na2SO4)濃度為0.1mol/L，極板間距為30mm，電解時間為3h，不同電流密度(J)對染料酸性橙Ⅱ脫色情況，見圖4。

圖4　不同電流密度對染料降解脫色的影響曲線

結果表明：最佳電流密度為50mA/cm2。

3.4電解質濃度的影響

以Na2SO4為電解質的電化學體系中，在染料酸性橙Ⅱ溶液濃度為20mg/L，溶液體積為50mL，電流密度為50mA/cm2，極板間距為30mm，電解時間為3h的條件下，以脫色率和耗電量為評價指標，不同電解質濃度對染料脫色情況，見圖5。

圖5　不同電解質濃度對染料降解脫色的影響曲線

結果表明：電解質濃度為0.1mol/L為最佳條件。

3.5染料的初始濃度的影響

電流密度為50mA/cm2，溶液體積為50mL，電解質(Na2SO4)濃度為0.1mol/L，極板間距為30mm，電解時間為3h，不同染料初始濃度的脫色情況見圖6。

圖6　不同初始染料濃度的降解脫色曲線

結果表明：不同初始染料濃度在相同電解條件下降解脫色率沒太大變化，結合實際，本實驗采用的染料酸性橙Ⅱ濃度為20mg/L。

3.6酸性橙Ⅱ降解的動力學曲線

酸性橙Ⅱ溶液濃度為20mg/L，電解質(Na2SO4)的濃度為0.1mol/L，溶液體積為50mL，極板間距為30mm，電解時間為3h，不同電流密度下染料酸性橙Ⅱ濃度與時間的關系進行動力學曲線擬合，如圖7所示。

圖7　不同電流密度對染料降解脫色的動力學擬合曲線

綜上，隨著電流密度的增加，染料降解符合一級動力學方程。

4　結語

（1）電化學降解酸性橙Ⅱ的最佳條件為實驗在酸性橙Ⅱ濃度20mg/L，溶液體積為50mL，電流密度45mA/cm2~60mA/cm2，電極極板間距為30mm，電解質濃度范圍為0.05mol/L~0.1mol/L，酸性橙Ⅱ的去除率達到87.01%。（2）以Na2SO4做電解質體系中，在不同電流密度條件下染料降解符合一級動力學模型，并且隨著電流密度的增加，反應速率常數增大。

[1]E.GILEADI.Electrode Kinetics for Chemists,Chemical Engineering andMaterialsScientists.NewYork:VCHPublishers,1993.

[2]楊惠芳.水污染防治及城市污水資源化技術.北京:科學出版社, 1993:42-49.

[3]馮玉杰.電化學技術在環境工程中的應用.北京:化學工業出版社,2002.