炭膜与三维电极耦合处理高含盐染色废水的研究

炭膜与三维电极耦合处理高含盐染色废水的研究高含盐染色废水因其含盐量高、有机物含量高、毒性大使常规处理方法（微生物法等）难以达到理想的处理效果，故被称为难治理工业废水[1-4]。三维电极电解工艺是处理该类废水的主要方法之一，已有一些成功的应用。电解效率不高是影响三维应用的瓶颈问题，同时电解产生一定量的浮渣和沉淀，需要有后续工艺深度处理，如沉淀池、混凝、气浮、生物法、膜法等，才能达到印染废水排放标准[5-8]。炭膜是一种新型无机功能分离膜，具有良好的截留率和选择分离功能，除耐高温、耐腐蚀等特点，其导电性是炭膜的一个重要特征。另外，炭膜制备原料来源广、价格低，制作工艺简便易行，具有广阔的应用前景。目前，炭膜处理染色废水的研究也有一些报道[9-10]。试验利用炭膜炭结构赋予的导电性，将其作为三维电极反应器的阴极，同时可负压过滤出水，提出管式炭膜与三维电极耦合技术（简称膜电耦合技术）处理高含盐高COD染色废水，实现电化学氧化和膜过滤分离的一体化，缩短工艺流程，提高反应器的处理效果。1试验部分1.1试验材料所用管式炭膜为实验室按自有专利技术（CN101147847A）制备[11]，为无机微滤膜。内径5.7mm，外径7.7mm，孔径分布在0.2～0.5μm，平均孔径为0.25μm，膜通量为0.0162m3·m-2·h-1。阳极为钛基锡锑氧化物涂层电极。将锡锑溶液均匀涂在钛网上，烘干后在500℃下煅烧10min，反复多次，最后烧结30min[12]。废水为分散蓝2BLN溶液，为模拟工业废水中含盐量同时增加导电性，加入质量浓度4g·L-1的硫酸钠。模拟废水COD为4514mg·L-1，色度6000倍，pH为8.0，电导率为656μS·cm-1。1.2试验装置与流程试验装置如图1所示，膜电耦合反应器是在圆柱型三维电极反应器的基础上，将中间石墨棒换成管式炭膜，外接电源阴极同时与蠕动泵用胶管相连负压过滤出水。圆环状阳极紧贴反应器内壁，阴极置于反应器轴心处，底部设进水口及曝气头，顶部侧壁设出水口。取废水500mL，由蠕动泵控制流量从底部打入反应器，开启曝气装置，由直流电源施加稳定电流，管式炭膜连接蠕动泵，顶部侧管溢流回原液灌循环电解。每隔1h取样根据重铬酸盐法（GB11914－89）炭膜与三维电极耦合处理高含盐染色废水的研究赵建伟1，2，张永刚1，2，李洪英1，2（1.天津工业大学中空纤维膜