电催化氧化处理茜素红模拟染料废水试验研究

科技创业PIONEERINGWITHSCIENCE&TECHNOLOGYMONTHLY月刊科技创业月刊2009年第5期1引言印染行业是工业废水排放大户，我国做为染料生产的大国，据不完全统计，废水排放量可达3×106～4×106m3/d，COD高时可达2000～3000mg/l，且BOD与COD之比小于0.2，可生化性差。该类废水具有有机物含量高、色度深、碱度大、水质变化大、污染物组分差异大等特点，属难处理工业废水之一。因此，如何处理该类废水成为亟待解决的问题。电催化氧化法以其分解有机物彻底、不易产生毒害中间产物、在反应中不必添加额外化学试剂、设备体积小占地少、便于自动控制、不产生二次污染等特点成为目前处理该类废水的热点之一。本文以茜素红模拟废水为研究对象，采用RuO2-Ti板作为阳极，研究了pH值、槽电压、电解时间与通电方式、电解质种类及浓度对茜素红模拟染料废水的电催化氧化效果，探讨电催化氧化处理茜素红模拟染料废水的规律和最佳电催化条件。2试验准备2.1试验材料与装置主要试剂：茜素红（分子结构见图1），工业级，橙黄或棕色粉末，易溶于水、乙醇，溶于氨水，亦溶于苯、三氯甲烷；硫酸、NaCl、氢氧化钠、硫酸钠、次氯酸钠等，均为分析纯。试验装置：采用无隔膜式有机玻璃二维电解槽，阳极为RuO2-Ti板，阴极为钢板，电极有效面积143cm2，极间距为3cm。用胶管泵对电解槽内废水进行循环，起到一定的搅拌作用。2.2分析项目及测定方法pH值用pHS-25型pH计测定；色度采用稀释倍数法测定；COD用重铬酸钾法测定；吸光度采用752分光光度计在415mm处测定。2.3主要研究方法试验中采用茜素红模拟废水，模拟废水初始COD浓度为810mg/l，处理体积为500ml。工艺条件研究主要考察pH值、槽电压、电解质、电解质浓度及最佳条件等因素对COD去除率和脱色率的影响。3试验与结果讨论3.1pH值对处理效果的影响试验固定槽电压为10V，电解质NaCl浓度2.0g/l，处理初始COD浓度为810mg/l，室温条件下，用H2SO4和NaOH调节电解液pH值，调节废水的pH值为2.0、4.0、6.0、8.0、10.0，在电解30min和60min后分别取样，考察电解液pH对废水的处理效果的影响。如图2、图3所示，在电催化处理废水时，COD的去除率随pH值的增大而降低。在中性和酸性条件下，COD的去除率和脱色率要高于碱性条件下。降解有机污染物主要是靠羟基自由基的催化氧化作用，在酸性条件下，羟基自由基产率高，因此有机物的降解率就越高。这主要是因为在阳极主要发生两个竞争反应：氧化染料废水的反应和析氧反应。溶液中pH值降低能够抑制析氧副反应的发生。但pH值过低时，会腐蚀电极，影响电极寿命和活性。开始电解后，电解槽内出现大量的气泡，并伴随有氯气的味道散发出来，在电解槽中的阳极端和阴极端都会呈现泡沫，随着电解的进行，溶液颜色逐渐变浅。同时在不同的pH值条件下电解60min后的COD降解率和脱色率基本上是相同的，这主要是因为电解过程中有酸性物质生成，同时，阴极析氢产生OH－中和了部分酸，使得pH值处于动态平衡状态。因此，在电解过程中，pH值无需调节。综合考虑物耗和去除效果等因素，选择初始pH=2.0为处理茜素红最佳条件。3.2槽电压对处理效果的影响在电解的过程中，槽电压是一个很重电催化氧化处理茜素红模拟染料废水试验研究张俊丽李庆新汤亚飞（武汉工程大学环境与城市建设学院湖北武汉430073）摘要采用电催化氧化法，以RuO2-Ti板作为阳极，不锈钢板为阴极，研究了pH值、槽电压、电解质种类和浓度及最佳条件下对茜素红模拟染料废水处理效果。试验结果表明，槽电压为15V、初始pH为2.0、NaCl浓度为2.0g/L为实验的最佳条件。在此条件下电解15min后，茜素红模拟废水COD降解率可达到35.49%，脱色率可达到99.50％。研究表明，采用电催化氧化法可以显著提高能量效率和电流效率，降低处理成本。关键词染料废水电催化氧化最佳条件中图分类号X703文献标识码A收稿日期：2009－03－02图1茜素红分子结构图2不同初始pH值下的COD去除率图3不同初始pH值下的脱色率OOOHOHSO3Na60min30min024681012pH值100908070605040脱色率（%）60min30min105100959085807570COD去除率（%）024681012pH值142PIONEERINGWITHSCIENCE&TECHNOLOGYMONTHLYNO.52009要的参数，由于导线和极板的电阻很小，所以可以取直流电源的输出电压为槽电压。在电解过程中随着电压的不同，电流也会随之改变，该实验考察在不同电压时消耗相同电能情况下染料废水的电解情况（见表1）。调节溶液初始pH值为2