直接黃R 染料廢水的電解脫色研究

劉棟 付忠田 王允妹 祁國恕 陶冶

（1營口開發區環境保護監測站 遼寧營口 115007 2東北大學資源與土木工程學院 遼寧沈陽 110004 3沈陽環境科學研究院 遼寧沈陽 110016 4遼寧省污水處理管控中心 遼寧省沈陽 110161）

直接黃R 染料廢水的電解脫色研究

劉棟1付忠田2王允妹3祁國恕3陶冶4

（1營口開發區環境保護監測站 遼寧營口 115007 2東北大學資源與土木工程學院 遼寧沈陽 110004 3沈陽環境科學研究院 遼寧沈陽 110016 4遼寧省污水處理管控中心 遼寧省沈陽 110161）

染料在生產環節會產生大量廢水，且色度高、成分復雜、可生化降解性差，是水處理領域的研究熱點。本文采用電凝聚法對直接黃R染料模擬廢水進行處理，考察不同因素對直接染料模擬廢水脫色的影響，確定了采用該方法處理直接黃R染料廢水的最佳參數，并對反應機理進行簡單分析，具有積極的現實意義。

燃料廢水；電解脫色；直接黃R染料

引言

染料生產過程中會有大量廢水產生，因其具有色度高、成分復雜、可生化降解性差等特點，一直是水處理領域的研究熱點。目前，學者們對印染廢水的處理方法進行了大量的研究[1-2]，其中電凝聚法具有工藝簡單、占地面積少、設備易于維護、不需要添加額外處理藥劑、污泥量少等優點，在水處理領域的應用越來越廣泛[3-4]。本研究采用電凝聚法對直接黃R染料模擬廢水進行處理，考察不同因素對直接染料模擬廢水脫色的影響，確定了采用該方法處理直接黃R染料廢水的最佳參數并對反應機理進行了簡單分析。

1 處理對象與研究過程

1.1 模擬染料廢水的配置

染料模擬廢水均用蒸餾水配制，準確稱取一定量直接黃R染料粉末，溶于蒸餾水中，定容，并根據需要調整初始pH值，然后加入Na2SO4作為支持電解質。

1.2 最大吸收波長的確定

配制250mg/L的直接黃R染料模擬廢水，用紫外-可見光分光光度計進行全波長掃描，來確定該模擬廢水最大吸收波長，結果如圖1.1所示，由圖可知，直接黃R染料的最大吸收波長為416 nm。

圖1 .1 直接黃R染料模擬廢水的紫外-可見光全波掃描結果

1.3 實驗裝置與過程

1.3.1 實驗裝置

實驗裝置由直流穩壓電源、電解槽和電磁攪拌裝置等組成。有機玻璃柱狀電解槽的直徑是80 mm，有效容積約400 mL；裝置如圖1.2所示；鐵和不銹鋼電極板置于電解槽中央，兩極板間距約16 mm。

圖1 .2 實驗裝置

1.3.2 電極材料的處理

實驗過程中分別采用鐵板和不銹鋼板作為陽極和陰極，電極長60mm，寬40mm，厚2mm。電極使用前分別用粗細砂紙打磨，并分別用氫氧化鈉和稀硫酸清洗，之后再用去離子水清洗干凈，晾干，待用。

1.4 脫色率的計算

在染料的最大吸收波長處分別測定其脫色降解反應前后染料溶液的吸光度，染料脫色去除率依據以下公式計算：

DPN的臨床診治近年來少有突破，因此，其發病機制一直是國內外研究的熱點。對DPN患者大腦局部神經元活動的研究，有利于進一步探索特定腦區在DPN發病機制中的作用，為DPN的治療提供新機遇。本研究運用rs-fMRI技術及ReHo算法發現DPN患者存在多個腦區神經元活動局部一致性（ReHo）的異常，證實DPN存在確切的腦功能活動改變。DPN患者存在默認網絡區域神經元活動的改變，左側顳下回可能是其功能代償腦區。右側中央后回神經元活動異常與Painful DPN患者的疼痛癥狀存在關聯。

式中：D—染料脫色率（%）；

A0—模擬廢水處理前的吸光度；

A—模擬廢水處理后的吸光度。

2 實驗結果與討論

2.1 最佳反應條件的確定

研究過程中，采用單條件方法分別研究了電流密度、模擬廢水pH值、模擬廢水初始濃度、處理時間、添加Na2SO4濃度等對直接黃R模擬染料廢水脫色的影響，結果表明，以鐵為陽極不銹鋼為陰極電凝聚法處理直接黃R模擬染料廢水時的最佳處理條件為：電流密度為2.917mA/cm2、pH值為中性、模擬廢水初始濃度為50～150mg/L之間、電解質Na2SO4添加濃度為0.1mol/L左右；在此條件下處理60min，直接黃R模擬染料廢水脫色率能夠達到96%以上。

2.2 反應機理分析

圖2 .1 直接黃R染料模擬廢水的紫外-可見吸收光譜

從圖2.1可以看出，隨著反應時間的延長，模擬廢水吸光度不斷減弱。直接黃R染料模擬廢水處理前在紫外區416nm有強吸收，處理60min后在該特征峰處基本消失；據推測偶氮發光結構被還原后生成了一種新的結構，有可能為氫化偶氮從而導致發光基團消失從而脫色。

結論

（1）以鐵為陽極電凝聚法處理直接黃R模擬染料廢水時的最佳處理條件為：電流密度為2.917mA/cm2、初始pH值為中性范圍內、染料初始濃度為50～150 mg/L之間、電解質Na2SO4濃度為0.1mol/L左右；在此條件下處理60min，可使直接黃R模擬染料廢水脫色率達到96%以上；

（2）紫外-可見光光譜分析表明，采用該方法處理直接黃R模擬染料廢水，染料結構中的偶氮發光結構被還原后生成了新的不發光結構，據分析有可能為氫化偶氮。參考文獻

[1]楊蘊哲，楊衛身，楊鳳林等.電化學法處理高含鹽活性蒽醌染料廢水的研究[J].化工環保，2005，25(3):178~181.

[2]蘆國營，張朝暉，周曉云.生物吸附在染料廢水處理中的應用研究.工環保，2005，25(6):446-450.

[3]Ayhan S,Mahmut O.The decolorization of C.I.Reactive Black 5 in aqueous solution by electrocoagulation using sacrificial iron electrodes.Journal of Hazardous Materials,2009,161(2-3):1369-1376.

[4]孫兆楠，付忠田，胡筱敏等，周期換向電凝聚法處理染料廢水的脫色機理研究，《安全與環境學報》，2010，（4）：41-44.