甲基橙废水电絮凝处理研究

Posted 2023-01-12 絮凝

篇首语：一年好景君须记，最是橙黄橘绿时。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了甲基橙废水电絮凝处理研究相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

通過甲基橙模擬偶氮染料廢水，考察了電絮凝法處理印染廢水的效果。在廢水体積為500mL、溶液pH值為1.5～3.0、電极有效面積為6.0cm×4.6cm、极板間距為2.5cm、電解電壓為26V時，采用電絮凝法處理90min，發現甲基橙初始溶液濃度高于240mg/L時處理效果較好，其色度去除率達90%，COD去除率達80%以上。
關鍵詞：電絮凝；染料廢水；淨化；光度法；滴定
紡織印染行業是工業廢水排放大戶，約占整個工業廢水排放量的35%。据不完全統計，作為紡織印染的第一大國，我國印染廢水排水量每天約為3×106t～4×106t，一般每加工100m織物，就要產生廢水3～5t。廢水中含有的染料、助劑等有机物往往种類繁多、組分复雜、性質各异，因而具有高COD、高色度、高含鹽量、難生化降解等特點，以往一般采用物化法和生物法的組合方式對其進行處理，但由于廢水成分复雜，處理難度依然較大[1～4]。電絮凝法占地面積小、投資少、運行管理簡單，處理有机廢水效果好。本文以甲基橙溶液模擬偶氮染料廢水，以脫色率和CODCr去除率為指標考察了廢水處理時間、濃度、電壓、pH值和极板間距等因素對電絮凝法處理印染廢水的影響，為其實際應用提供參考。
1 電絮凝法原理
電絮凝處理印染廢水實驗裝置如圖1所示。其原理是鋁、鐵等金屬作為陽极溶蝕產生的Al3+、Fe2+等离子，可經一系列水解、聚合及亞鐵的氧化等反應，生成各种羥基絡合物、多核羥基絡合物以及氫氧化物，它們很容易与廢水中的膠態雜質、懸浮物質絮凝沉淀而分离；由于陰极的還原作用和陽极的氧化作用，還可將氧化型色素還原為無色，或使有机物氧化成無害成分，最終降解為CO2。此外，污染物顆粒在直流電場中泳動時，所帶部分電荷還能被電极中和而聚沉。故該法能去除水中多种污染物和色素，有效降低CODCr值，從而達到淨化廢水的目
的[3～7]。以鐵電极為例，其主要反應如下：

2 實驗部分
2.1 實驗儀器
實驗儀器：22PC型分光光度計(上海棱光技術有限公司)，AE240型電子天平(上海梅特勒—托利多儀器有限公司)，pHS-25酸度計(上海理達儀厂)，78—1型磁力加熱攪拌器(天津市泰斯特儀器有限公司)，自制電解電源等。
2.2 實驗試劑
甲基橙標准溶液，試亞鐵靈指示劑，NaOH，H2SO4，Ag2SO4，K2Cr2O7，FeSO4&#8231；(NH4)2SO4&#8231；6H2O等，均由分析純試劑配制。
2.3 實驗步驟
將500mL濃度為500mg/L的甲基橙溶液注入電解槽中，以有效面積為6.00cm×4.6cm的鐵片為電极，用H2SO4和NaOH調節溶液的pH值，在不同的槽電壓和電极間距下模擬偶氮染料廢水進行電絮凝實驗，在波長為479nm下用分光光度計測定電解液中的甲基橙濃度，計算脫色率；另用重鉻酸鉀滴定法測定并計算CODCr去除率。
3 實驗結果与討論
3.1 處理時間的影響
將濃度為500mg/L，pH=3的500mL甲基橙溶液放入電极間距為2.5cm，電壓為26V的電解槽中進行電絮凝脫色，每隔15min取樣測定電解液中的甲基橙濃度和CODCr值，作時間—脫色率曲線和時間—CODCr去除率曲線(見圖2)。試驗表明，隨著電絮凝時間的增加，甲基橙溶液的脫色率逐漸增大，CODCr逐漸減小。當處理時間達到75min后，CODCr迅速減小，脫色率則達到90%以上。兩方面綜合考慮，本文取電解時間為90min。
3.2 甲基橙初始濃度的影響
在電极間距為2.5cm，槽電壓為26V的條件下，采用500mL，pH=2～3的不同濃度甲基橙溶液進行電絮凝試驗。結果見圖3。試驗表明，電解時間為90min時，廢水的降解率隨甲基橙初始溶液濃度的增大而提高。當溶液初始濃度達到240mg/L時，其脫色率可達90%以上，而CODCr去除率也能達到80%左右。
3.3 電壓對甲基橙脫色率的影響
將500mL濃度為500mg/L，pH=3的甲基橙溶液放入電极間距為2.5cm，電壓分別為6V、10V、14V、18V、22V和26V的電解槽中，模擬偶氮染料廢水進行電絮凝實驗，90min后測定電解液中的甲基橙濃度并計算脫色率，作電壓—脫色率曲線(見圖4)。試驗表明，電壓越大，甲基橙溶液的脫色率越高，當槽電壓大于22V時脫色率可達90%以上，本文取電壓為26V。
3.4 電极間距對甲基橙脫色率的影響
槽電壓為26V時，選擇极板間距分別為1.0cm、2.0cm、3.0cm、4.0cm和5.0cm，對500mL濃度為500mg/L，pH=3的甲基橙模擬廢水進行90min電絮凝降解試驗，結果見圖5。試驗表明，极板距越小，電能消耗越少；反之，電能消耗增大。兩電极間距減小時，脫色率升高。但由于電解過程中不斷產生大量气泡，若兩電极間距取得太近，將妨礙气泡的逸出，故對极板間距取2.0～3.0cm為宜，本文取2.5cm。
3.5 pH對甲基橙脫色率的影響
在電极間距為2.5cm，槽電壓為26V條件下，將500mL濃度為500mg/L的甲基橙溶液，分別調節不同pH值進行電絮凝實驗，每隔15min取樣測定其脫色率，結果如圖6所示。其時間-脫色率曲線明顯分為兩組：當pH<3時降解率較高，而pH>3時降解率迅速下降。一方面，是因為不同酸度下電极反應不同，如在鹼性條件下，OH-离子將在陽极上放電析出O2，析出的O2又可將Fe2+离子氧化成Fe3+离子。另一方面，在鹼性條件下鐵陽极容易發生鈍化，而在強酸性條件下鐵陽极電化學溶解和化學溶解的速率均較快，鈍化程度較小，可使電解槽溶液中Fe2+濃度增高。但酸度過大，Fe2+离子和Fe3+离子難以形成氫氧化物膠体沉淀，嚴重影響廢水溶液的絮凝降解效果。實際應用中調節甲基橙溶液pH值在1.5～3.0左右為宜。
4 結論
電絮凝降解模擬甲基橙廢水的效果受廢水處理時間、電壓、极板間距、濃度和pH值等多因素的共同影響。在電极有效面積為6.0cm×4.6cm、极板間距為2.5cm、廢水体積為500mL、溶液pH值為1.5～3.0、電解電壓為26V時，采用電絮凝法處理甲基橙模擬廢水90min，當甲基橙初始溶液濃度高于240mg/L時處理效果較好，其色度去除率可達90%以上，COD去除率可達80%以上。電絮凝法處理染料廢水不僅脫色效果好、COD去除率高、沉渣密實，而且處理設備占地面積小，投資少，處理速度快，運行管理簡單，是一种應用發展前景廣闊的有色廢水處理方法。
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(3)：3-5.(部分图已经丢失)