染料废水具有有机物成分复杂、浓度高、难降解物质多、色度高、毒性大等特点。目前已报道的处理方法有:生物处理法、絮凝法、吸附法、化学氧化法和电解法等。本实验针对某染料化工厂的二段出水废水进行了研究。此废水 中含有阳离子染料和酸性染料,并且因其有大量的无机盐,故导电性好,但可生化性极差。因此,我们采用电解絮凝-催化氧化的方法进行处理,研究了电解电压、电解时间、氧化剂用量、催化剂用量及pH值对染料工业废水COD去除的影响,同时探讨了此方法的作用机理。
实验方法
按照预定的实验目的,取一定量的染料废水(200ml)于电解槽中,在极板间距15mm、一定电流和电压下,根据电解实验简图所示连接电路进行染料废水的处理,同时监测其温度及pH的变化,实验结束后取样品用重铬酸钾法测定COD。
.结果与讨论
1 不同电解条件对废水中COD去除效果的影响
1.1 电解电压与COD去除率之间的关系
在电絮凝[7]过程中,金属阳极铝板逐渐溶解。从阳极上溶解下来的Al3+起混凝剂的作用,其化学反应过程如下:
(1)铝阳极逐渐以铝离子的形式进入水中:
Al-3e※Al3+,铝离子向阴极迁移;(2)在阴极,水分子在电场的作用下分解:2H2O+2e※H2←+2OH-,产生的氢氧根向阳极迁移;
(3)在pH合适的条件下,铝离子与氢氧根相遇,发生铝离子的水解、聚合、沉淀反应:Al3++3OH-※Al(OH)3↑
因此,适当控制电解电压,控制Al3+溶出和OH-的生成速度,即可控制电絮凝的最佳条件。在不同电解电压下,COD去除率的变化情况证明,在无催化剂、氧化剂的条件下,COD最高可去除26.3%。可见,对于如此高COD的染料废水,电絮凝产生的羟基铝仍具有很高的吸附活性,使产生的带电胶体吸附与它具有相反电荷的胶体微粒以及大分子,即把部分有机物从溶液中脱离出来,从而降低COD。还可看出,随着电压的增大,COD去除率也随之增高,但在5—6V时明显下降,这可能是因为生成胶体太多,使电流效率降低,因此要两者兼顾的原因。在加入氧化剂进行电絮凝时,COD去除率可达29.4%,在氧化剂、催化剂同时加入后,COD去除率可达到34.9%,并且三个系列都是在外加电压4V时达到了最好的去除效果。总之,电解电压的增加相当于生成Al(OH)3速度的提高,同时由于电流、电压对载体作功产生一定的热量,加速了氧化速度和催化速度。因此,电解电压是决定去除效果的重要因素之一,权衡各方面后,选4V电解电压为最好。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
1.2 电解时间与COD去除率之间的关系
电解时间同样是影响COD去除率的一个重要因素。结果表明,COD的去除率随电解时间的加长而增加。但是,当达到一定的时间后,COD去除率的变化较为平缓。在直接电解和加入氧化剂再电解两种情况下,只能在超过1.5h后才能达到较高的处理效果,而在加入氧化剂和催化剂再电絮凝可使电解时间缩短0.5h,仅在1h就能使COD去除率达到稳定的状态。由此看来,催化剂加快了氧化的进程,使电解时间缩短,节省了电能的消耗,降低了成本。
结 论
我们采用电絮凝-催化氧化法对染料工业废水进行了处理,在处理量为200ml时,最佳实验条件:
电解电压U=4V;电解时间t=1h;H2O2在处理液中的浓度0.6%;MO用量2.5g/L;平均COD去除率可达77.5%,达到了净化效果,为在较低COD下进行脱色处理奠定了基础。同时,本研究利用了矿渣经处理制得的含TiO2的催化剂MO,它具有很好的催化作用,可缩短电解时间,降低了实验成本。
