电氧化法处理水性油墨废水的研究

制备而成。水性油墨废水主要来源于清洗印刷设备过程中的污水排放。例如：洗棍、洗槽、洗桶、冲洗操作间等产生的废水〔1〕。油墨色彩的千变万化导致其废水的化学成分非常复杂，具有高COD、高色度、难生物降解等特点，一旦进入水体，将会对水环境造成严重污染〔2〕。因此，探究一种有效可行的处理方法是当务之急。文献已报道的处理方法主要包括混凝法〔3-4〕、活性炭吸附〔5〕、生化法〔6-8〕、Fenton法〔9-11〕和微电解法〔12〕等。这些方法分别具有各自的有效性和实用性。在水性油墨废水的处理中，最大的难点在于高色度和高COD。电氧化可同时降低色度和COD，而且不会引入新的化学处理剂，在水性油墨废水的处理中具有显著优势。杨鹏等〔13〕优化了酸析的pH，用自制的改性氧化铅电极，对水性油墨废水在极距1~3cm、电流密度20~30mA/cm2和pH7~9的条件范围内做了COD变化的研究。笔者使用自制氧化锡电极探究水性油墨废水电解氧化过程的影响因素。首先，通过酸析降低初始废水的SS、COD和色度；然后，在添加电解助剂条件下，使用自制氧化锡电极，对电流密度、极距以及pH等条件进行优化；最后，对比氧化锡电极和常用电极处理水性油墨废水的性能差异。1氧化锡电极制备1.1钛基体预处理将100mm×200mm的钛板或钛网，在丙酮中超声波清洗除油，置于40%的氢氧化钠溶液中微沸120min后，洗净后放入10%草酸溶液微沸120min，冲洗掉表面的草酸和草酸钛，放入3%草酸溶液中备用。1.2活性层的涂制将SnCl4·4H2O和SbCl3·3H2O按质量比24∶1加入盐酸和正丁醇（盐酸正丁醇质量比为1∶2）的混合溶液中，配制成总质量分数为8%的涂液，均匀涂覆在预处理过的钛表面，130~150℃烘干，再450℃焙烧10min。按以上步骤反复操作18次，最后一次500℃焙烧60min，置于蒸馏水中煮沸30min待用。2实验部分2.1分析方法色度采用稀释倍数法进行分析，COD采用重铬酸钾法进行测定，SS采用重量法进行测定。2.2实验水样水性油墨废水取自广东佛山市绿之彩印刷有限公司，初始pH=9.5，COD为3500mg/L，色度为4000倍，SS为2000mg/L。2.3实验工艺说明首先对原水样进行酸析预处理，用硫酸调节pH，搅拌絮凝后过滤，然后再进行电解氧化处理。电解装置如图1所示，电极面积为100mm×200mm，电解槽中电极极距可根据实验条件进行调节。在电解处理过程中，采用泵使水性油墨废水不断循环混合。图1电解装置3实验结果和分析3.1不同pH酸析的比较原水用3mol/L的硫酸分别调节pH为2、3、4、5、6，搅拌絮凝后过滤，再测量酸析过滤后的SS、COD和色度。水性油墨废水呈碱性，当调至酸性后，水溶性树脂会形成絮状物并析出。如表1所示，当pH在2~6范围变化时，酸析过滤后的差别不明显；pH在2~4时相对较好。SS经酸析过滤后在20~30mg/L，已达排放要求；COD降至约700mg/L，去除率约80%；色度降至约2800倍，去除率约30%。表1不同pH条件下酸析处理结果对比3.2NaCl添加量的优化氯离子的加入有助于水性油墨废水电解的间接氧化。随氯离子浓度的增加，电解过程中产生的活性氯也会增加，从而增加电解效率。然而Cl-加入过多，会对水体造成二次污染；此外，Cl-浓度过高也会影响电极的寿命。因此，有必要对Cl-添加量进行优化。用自制氧化锡电极，在极距10mm，电流密度20mA/cm2以及pH=4条件下，研究不同NaCl添加浓度对电解活性的影响，结果见图2。pH23456SS/（mg·L-1）2025202130COD/（mg·L-1）675670680710750色度/倍26502700280028502900工业水处理２０15－07，35（7）赵忠强，等：电氧化法处理水性油墨废水的研究73图2NaCl添加浓度对电解处理废水的影响如图2（a）所示，电解过程中COD的降低速率随着NaCl浓度的增大而增加，当NaCl添加质量浓度大于2g/L时，进一步提高NaCl浓度对COD降低速率的影响不再明显。如图2（b）所示，加入NaCl也可加速色度的降低，添加质量浓度大于2g/L时，进一步提高NaCl浓度对色度降低速率的影响也不再显著。因此，选取2g/L作为NaCl的优化添加质量浓度。3.3电流密度的优化电流密度是影响电解速率及能源消耗的重要因素。采用自制的氧化锡电极，NaCl添加质量浓度2g/L，极距10mm，pH=4条件下，研究了不同电流密度对电解处理废水效率的影响，结果见图3。图3电流密度对电解处理废水的影响如图3（a）所示，COD的降低速率随电流密度的增加而增快，电流密度大于20mA/cm2后，增速不明显。图3（b）显示，色度的降低速率随电流密度的增加而增快。当电流密度