电化学氧化法和高铁混凝法处理染料废水的研究

电化学氧化法和高铁混凝法处理染料废水的研究雷lift@。等电化学氧化法和高铁混凝法处理染料废水的研究雷阳明，中哲民，贾金平，陈玉胜，王文华(上海交通大学环境科学与工程学院，上海200240)摘要：采用电化学氧化技术和高铁混凝法研究了对三种不同染料的处理，表明二者之间的互补性很强。二者结合处理染料化工厂的还原染料、酞菁染料实际生产废水，能有效地去除染料生产废水中的色度和有机物，同时提高废水的可生化性，进一步表明两种方法在实际染料废水处理过程中具有很大的互补作用。关键词：电化学氧化；混凝；染料；废水处理中图分类号：X703．1文献标识码：A文章编号：1003—6504(2006)02-0075-02染料废水是工业废水处理的难点，这类废水的成分复杂，含有多种有机染料及其中间体，色度深，毒性强，难生化降解，pH值波动大，组分变化大，且温度高，水量大⋯。传统生化法处理难度大，利用光和电催化氧化技术处理废水中难生物降解的有机物，是目前的研究热点之一。电化学氧化的机理主要是通过电极材料的作用产生超氧自由基(·()2)、HO、羟基自由基(·OH)等活性基团来氧化水体中的：有机物。该方法具有有机物氧化彻底，无二次污染等优点。混凝法是实际废水处理常用方法之一。本研究旨在研究电氧化法和混凝法组合处理废水的功效。1实验方法1．1实验材料染料为商业产品，染料生产废水为染料化工厂实际生产废水。UV120—02分光光度仪(Shimadzu，日本)，TOC一5oo分析仪(Shimadzu，13本)，DBJ一621型六联定时搅拌器。1．2实验方法电解实验在图l所示的自制电解装置中进行，往电解槽中加入适量的染料溶液或实际废水，维持电压8—20V，电流密度为50A／m2条件下进行电化学：氧化，不同时间取样分析，记录电解的能耗。用UV120—02分光光度仪测定溶液的色度，采用TOC分析仪测定溶液的TOC值或用K~Cr20法测定C0D。混凝实验在一个500mL烧杯中进行，在烧杯中加入200mL溶液，快速搅拌下(200r／min))J~人30％的FeC13溶液，混合5min，然后慢速(30dmin)搅拌20min基金项目：国家自然科学基金资助项目(20377028)作者简介：雷阳明(1981一)，男，在读研究生，从事电化学处理有机废水的研究(电话)021—54745262(电子信箱)lymfarmer@sjtu．edu．cn。形成絮体，再静置沉淀2h。然后如上述电解实验取样，测定溶液的色度和TOC值。1PbO／_rl阳极2阴极3取样口4磁力搅拌器图1电解装置结构图2结果与讨论2．1电化学氧化法和高铁混凝法处理模拟染料废水表l为采用电化学氧化法和混凝法对三种不同类型的染料：酸性红B、分散红E一4B和还原深蓝BO的模拟废水的处理结果。高铁混凝法对三种染料的脱色效果都较好，而电氧化法对酸性红B的脱色效果明显高于对其它两种染料。计算两种方法TOC去除率的相关系数，其结果为0．95，表明这两种方法具有不同的作用机理，并具有互补性。电氧化法氧化有机物的机理为：电化学过程中生成的羟自由基氧化分解有机物；而铁盐混凝剂的是通过其水解产物的压缩双电层和吸附架桥作用去除染料的【4】。高铁混凝过程中还存在Fe和Fe的氧化还原过程，对易于被氧化还原的染料也有很强的脱色作用。而TOC的结果表明其对以水溶液形式存在的亲水性染料酸性红B的去除效果较差，这与电氧化法对酸性红B的TOC去除效果最好形成明显反差。表1电化学氧化法和混凝法处理三种模拟染料废水的比较注：电化学氧化法能耗1W·h／L。·75-转载http://www.paper.edu.cn中国中国科技论文在线科技论文在线l摹诧尉匙求第29卷第2期2006年2,El进一步对电化学氧化过程进行研究分析。图2为电化学氧化酸性红B、分散红E-4B、还原深蓝BO时pH的变化曲线。由图2可知，电解过程中三种染料溶液的pH值平衡在4—5之间，而碳酸和一些有机酸的平衡pH值也位于该范围，这表明有小分子的酸性物质和CO。生成，与羟自由基的反应机理符合u5f／mlnlul5图2电化学氧化三种染料溶液时pH的变化表2为三种染料电化学氧化前后可生化性的比较。经电化学氧化后，三种染料的BODJCOD显著提高。综合前面的实验结果，可知电化学氧化脱色、去除TOC效果越好的染料，其BODdCOD也提高越大。酸l生红B的处理效果最好，其可生化性也提高最大，另两种染料的处理效果和可生化性的提高比较接近表2三种染料电化学氧化前后可生化性的比较2．2混凝和电化学氧化组合工艺处理实际生产废水采用混凝法和电化学氧化法的组合工艺，对还原染料和酞菁染料生产废水进行处理，以进一步研究两种方法在处理染料生产实际废水中的互补作用，表3和表4为混凝和电化学氧化组合工艺的处理效果。表3混凝法和电化学氧