電化學法處理染料廢水的脫色實驗研究

劉艷+左燕君

摘要：用電化學法對染料廢水進行脫色實驗研究。主要考察電解質濃度、電流密度、pH值和染料初始濃度對實驗效果的影響。實驗表明：在極板間距為2.5cm，不投加電解質NaCl，不調節pH值，電流密度為5mA/cm2，初始濃度為700mg/L的條件下，COD去除率為63.28%。由于實際染料廢水中含鹽量較高，電解質濃度對實際染料廢水的處理效果影響并不大。實際染料廢水COD去除率隨著電流密度的增大而增大，隨著pH值和染料初始濃度的減小而增大。

關鍵詞：電化學法；降解；染料廢水；影響因素

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）01-0084-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.049

Decolorization of dye wastewater by electrochemical method

Liu Yan，Zuo Yanjun

（Jiangxi Provincial Environmental Monitoring Center Station， Nanchang Jiangxi 330039， China）

Abstract： Study on the decolonization of dye wastewater by electrochemical method. The effects of electrolyte concentration， current density， pH value and the initial concentration of dye on experiment were investigated. Experimental results show that： the studied effect to the actual wastewater is worse than the treatment than pure dye wastewater. On the condition that the plate spacing of 2.5cm， without the electrolyte NaCl， the pH is not adjusted， the current density is 5mA/cm2 and the initial concentration is 700mg / L， the COD removal rate is up to 63.28%. Electrolyte concentration has little effect on the actual wastewater. The COD removal rate of the actual dye wastewater may increase with the increase of current density and the decrease of the pH value. The lower the initial concentration of dye is， the higher COD removal rate is.

Key Words： Electrochemical method；Degradation；Dye wastewater；Factors

電化學法具有氣浮、絮凝、殺菌的作用，且沒有添加任何混凝劑，便于廢水回用，因此，在廢水處理上的應用越來越廣泛[1-3]。染料廢水普遍存在COD高、色度高、成分復雜、可生化性差等問題，所以處理難度大、費用高[4]。本文采用HJ-1型電解浮上法實驗裝置，以鋁板為電極板的電絮凝-氣浮法對浙江義烏一染料廠的染料廢水進行了實驗研究。

1 實驗部分

1.1 實驗水樣

本實驗的廢水來自于浙江義烏一染料廠。其水質具體情況見表1：

1.2 實驗裝置

HJ-1型電解浮上法實驗裝置：采用可溶性鋁板為電極，極板面積為40cm2。該裝置可以自動交換電極，當陰陽極交換時，陽極鈍化現象又重新開始。通過電流調節，使反應在恒定電流下進行。

1.3 儀器及藥品

HJ-1型電解浮上法實驗裝置、哈希分光光度計、pH計等。

鉻黑T、NaCl、H2SO4、NaOH等。

1.4 實驗方法

取500mL鉻黑T模擬廢水置于燒杯中，以鋁板為電極板，在不同的極板間距和電流密度下，加入不同量的電解質，調節pH值，進行電解，實驗完畢取樣靜置一段時間后，取上清液，測定其吸光度，計算脫色率和脫色能耗。

2 結果與討論

2.1 電解質濃度的影響

在以下反應條件下考察電解質NaCl濃度對實際染料廢水降解效果的影響：極板間距為2.5cm、電流密度為5mA/cm2、不調節pH值，電解質NaCl濃度分別為0g/L、0.5g/L、1g/L。實驗結果如圖1所示。

從圖1中可以看出，電解質濃度的增加對實際廢水的影響很小。當NaCl濃度由0g/L增加到1.0g/L時，脫色率由48.88%提高到51.28%，僅提高了2.4%。因此，該染料廠的染料廢水可不加電解質。

在純染料降解過程中，電解質濃度的影響很大，但在實際染料廢水中卻不大，說明實際廢水中已經含有大量的電解質。由于實際染料廢水含鹽量高的特性，用傳統方法處理的效果往往并不理想，但電化學法表現出了較強的實用性。

2.2 電流密度的影響

在以下反應條件下考察電流密度對實際染料廢水降解效果的影響：極板間距為2.5cm、不投加電解質NaCl、不調節pH值，電流密度分別為2.5mA/cm2、5mA/cm2、7.5mA/cm2。實驗結果如圖2所示。

從圖2中可以看出，隨著電流密度的增大，COD去除率也逐漸增大。當電流密度由2.5mA/cm2增大到7.5mA/cm2時，實際染料廢水COD去除率由40.00%提高68.56%，提高了28.56%。高電流密度比低電流密度效率高。因此，該染料廠的染料廢水應采用的最佳電流密度為7.5mA/cm2電流密度對實際染料廢水的影響和模擬染料廢水的情況相一致。廢水的脫色率隨著電流密度的增大而增大。電流密度越大，脫色速率越大。對于高濃度的實際染料廢水，適當提高電流密度可加快反應速率。

2.3 pH值的影響

在以下反應條件下考察廢水pH值對實際染料廢水降解效果的影響：極板間距為2.5cm、不投加電解質NaCl、電流密度為5mA/cm2，用H2SO4調節pH值分別為3、5.5、6。實驗結果如圖3所示。

從圖3可知，隨著pH值的減小，實際染料廢水COD去除率略有增大。當pH由6減小到4時，染料廢水COD去除率由48.88%增大到52.24%，提高了3.36%。

溶液pH值對實際染料的影響和模擬染料廢水的影響一樣。由于實際廢水一般都是呈酸性的，因此，對實際廢水的pH不調節。

2.4 初始濃度的影響

實際廢水的初始濃度都較高，因此考慮將初始濃度稀釋進行實驗。反應條件：極板間距為2.5cm、不投加電解質NaCl、電流密度為5mA/cm2、不調節pH值，初始濃度分別為：350mg/L、700mg/L、1400mg/L。在上述條件下對實際染料廢水進行電解實驗，實驗結果如圖4所示。

從圖4可知，隨著染料初始濃度的降低，COD去除率逐漸增加。當染料初始濃度由1400mg/L減小到350mg/L時，染料廢水COD去除率由47.68%增大到60.88%，提高了13.2%。由此可知，染料初始濃度對實際廢水的影響較大，且初始濃度越低，降解效果越好。

這是由于實際廢水初始濃度越高，水中含有的雜質越多。在電解過程中產生的氣泡就有一部分將雜質吸附上浮，影響了電解效果。

3 小結

（1）確定了電化學處理浙江義烏某染料廠的染料廢水的最佳工藝：極板間距為2.5cm、不添加電解質、電流密度為7.5mA/cm2、不調節pH、初始濃度為350mg/L，經過60min反應后，COD去除率為68.56%；

（2）由于實際廢水中含鹽量較高，所以電解質濃度對實際染料廢水處理效果影響并不大。實際染料廢水COD去除率隨著電流密度的增大和pH值的減小而增大。染料初始濃度越低，COD去除率越高。

參考文獻

[1]劉增超，劉文輝，鄭先俊.電絮凝-氣浮法對印染廢水脫色的實驗研究[J].工業安全與環保，2007，33（4）：8-10.

[2]郭晨.電化學氧化法在工業廢水處理中的應用研究[J].化工管理，2017，（09）：251.

[3]樊廣萍，謝江坤，李睦，周軍.電化學氧化技術在廢水處理中的應用研究[J].凈水技術，2016，（06）：30-36.

[4]宋衛軍.染料廢水的電化學脫色研究[J].河北化工，2008，31（3）：65-67.

收稿日期：2017-11-15

作者簡介：劉艷（1985-），女，現就職于江西省環境監測中心站。