电生成Fenton试剂处理染料废水

·284·化工环保ENVIR〔)NMENTALPROTECTI()NOFCHEMICALINDLJSTRY2004年第24卷第4期电生成Fenton试剂处理染料废水方建章‘,李浩‘,雷恒毅2(1.华南师范大学环境科学研究所,广东广州510631;2中山大学环境工程中心,广东广州510275)[摘要]对电生成Fenton试剂处理酸性铬兰K染料废水进行了研究。采用石墨作阴、阳极,电解过程中向阴极表面通纯氧,并在废水中加入一定量的F矛+,氧在阴极上还原生成HZO:,玩q又产生强氧化剂·OH,进而对酸性铬兰K染料废水进行脱色降解。在槽电压为6V、pH为2.5、电解液中Fe以沁.7氏。的质量浓度为0.59/dm3、N处S氏的质量浓度为209/dm3的条件下电解废水60min,染料废水脱色率和COD去除率分别达74.1%和57.9%,电解废水120min后,染料废水脱色率和C(〕I〕去除率分别达92.9%、71.3%。动力学研究表明,染料的降解符合一级动力学过程,速率常数k为0.02224min’‘。〔关键词」电生成Fenton试剂;酸性铬兰K;废水处理r中图分类号1X703r文献标识码]A[文章编号〕1006一1878(2004)04一0284一04电化学方法处理废水日益受到了人们的关注[‘一’〕,电生成Fenton试剂是FeZ+和HZO:的结合产物,HZq在F矛+催化下产生·OH,·oH有着极强的氧化能力,可将有机物氧化为CO:和跳O,COD去除率很高,而自身还原为水,不产生有毒有害物质。一般的Fenton法的弊端是需要外加HZq〔4],姚q昂贵的价格限制它在实际中的应用,而在电解池中现场生成Fenton试剂则可有效地解决这一难题。在传统的电生成Fenton试剂体系中,通常以铁作阳极[5],在电解过程中有大量的铁溶出,造成铁的浪费,而且电解过程中产生大量的FeZ十、Fe3十,增加了出水的色度。本试验用廉价的石墨代替铁作阳极,采用外加F矛+的方法,通过调控外加Fez十的量使F矛+的催化功能最优化。1试验部分1.1主要仪器与试剂UV一VIS8500分光光度计(上海天美科学仪器有限公司);PHs一3B精密pH计(上海精科雷磁厂);5一30直流电源(广东德庆无线电厂);85一2型磁力搅拌器(上海司乐仪器厂)。氧气,纯度99%(广州粤港气体厂);酸性铬兰K,分析纯(天津新纯化学试剂研究所)。其余试剂均为市售分析纯,试验用水为一次蒸馏水。1.2电解体系在70mm火70mmx100mm的电解槽内,阴阳极均为石墨板,表面积各为40CmZ,向阴极通纯氧,并用磁力搅拌器搅拌溶液,以NaZSq为支持电解质,酸性铬兰K的质量浓度为100mg/dm3,每次试验处理的废水量为20mL。用pH计监控并用HCI或NaCI调节溶液pH为2.5。每次电解前将阴阳极互换,在10v电压下以0.1mol/dm3的践sq溶液为电解质,通电5min,以清除吸附于电极表面的有机物,保持电极的导电性和化学活性。1.3色度和COD的测定将待测溶液稀释5倍,用分光光度计测试溶液的吸光度,在溶液浓度很稀的时候,吸光度与浓度成正比,可用吸光度表征其浓度。溶液脱色率的计算公式如下:脱色率=(A。一A‘)一A。x100%式中Ao为原水的吸光度,A‘为电解时间为t后溶液的吸光度,所有吸光度均在染料废水的最大吸收波长(544nm)处测得。溶液的COD采用重铬酸钾法测定〔“〕。2结果与讨论2.1槽电压对染料废水脱色率的影响图1是溶液pH为2.5、N处S()礴质量浓度为20g/dm3、未加FeSO礴.7玩。、电解时间为60min的试验条件下,槽电压对染料废水脱色率的影响。从图[收稿日期」2003一12一08:[修订日期」2004一01一10[基金项目」广东省科技攻关项目(B30702)和广州市科技攻关项目(21一E0023)[作者简介]方建章(1966一),男,湖北省黄冈市人,华南师范大学化学系副研究员,环境工程专业博士,现从事水处理研究。第4期方建章等.电生成Fenton试剂处理染料废水2851可见,当槽电压从IV升至4V时,脱色率几乎以直线上升,当槽电压升至6V时,脱色率缓慢上升,当槽电压从6V升至SV时,脱色率几乎保持不变。这是因为向阴极表面通q时,q通过两电子还原可生成践q,在没有FeZ+存在的条件下,染料的氧化主要由HZq完成,生成玩O:的量对染料的脱色率有直接的影响。随电压的增加,电流也增加,生成从0:的量增加,因此当槽电压较低时,增加槽电压可迅速升高脱色率,但HZO:是一种既有氧化性又有还原性的物质,虽然玩O:在酸性溶液中主要体现氧化性,但当槽电压增加到一定程度时,也可能导致其在阳极的氧化,造成HZq的损失,而且升高电压还会增加能耗,因此本试验选定槽电压为6V。来氧化染料分子。反应(l)消