Project3 光电传感器应用及发展 (王杰、王典、方来红)

废水的治理在我国起步较早遥20世纪70年代初袁有关企业和研究单位即开展废水的治理研究工作遥70年代后期及整个80年代袁国内大中型企业中兴建了一大批废水处理工程遥这些处理工程的兴建明显减少了高色度废水渊色度逸450冤对环境的污染遥铁炭床内电解工艺是处理高色度废水流程中的一项重要处理单元遥铁炭床内电解法因其工艺简单尧操作方便尧运行费用低尧处理效果好等优点袁已成为当前污水处理研究的热点之一袁尤其在废水脱色处理方面袁更显示出良好的应用前景遥铁炭床内电解法基本原理铁炭床内电解法处理高色度废水是絮凝尧吸附尧架桥尧卷扫尧共沉尧电沉积尧电化学还原等共同作用尧综合效应的结果袁对化工废水尧制药废水尧印染废水的前期处理效果显著袁运行成本极低遥1援电化学作用铁炭床内电解法的基本原理是利用铁屑中的铁和碳组分构成微小原电池的正极和负极袁以需处理的废水为电解质溶液袁发生氧化要要要还原反应袁形成原电池遥新生态的电极产物活性极高袁能与废水中的有机污染物发生氧化还原反应袁使其结构袁形态发生变化袁完成由难处理到易处理尧由有色到无色的转变遥废水进入铁炭池,在酸性介质条件下袁铁与炭之间会形成无数个微电流反应池袁同时释放出还原性极强的氢气袁废水中的可还原有机化合物在微电流和氢气的作用下首先被还原袁其中硝基苯的还原率可达到80豫以上遥苯胺类化合物及其他有机物质在电解氧化与电解絮凝的共同作用下继而再被氧化分解袁使废水的COD有较大幅度的下降遥2.亚铁还原氧化法渊Fe+2/Fe+3系统冤FeSO4在碱性条件下形成的墨绿色Fe(OH)2絮状沉淀物具有强烈的选择还原性袁在常温下袁可以快速有效地还原有机含氮化合物遥如硝基苯尧亚硝基苯尧氧化偶氮苯尧偶氮化合物及羟基苯胶等遥这些有机含氮化合物均能被FeSO4还原成为苯胺类化合物遥而墨绿色的Fe(OH)2用硫酸调节PH在5左右时可被空气氧化成棕红色的Fe(OH)3袁氧化剂Fe+3可进一步将苯胺类有机物氧化成溶解度很小的醌式结构化合物袁可被Fe(OH)3混凝吸附而去除遥经过铁炭微电解一亚铁还原氧化法预处理后袁进入生物处理系统的废水中硝基苯类化合物的含量一般可以控制在20mg/L以下袁苯胺类化合物的含量一般在150mg/L以下遥硝基苯类的总量去除率可达到90%以上袁苯胺类的总量去除率可达到70%以上袁COD的总量去除率也可达到70%以上遥预处理过程对废水中有毒有害有机物质具有较高的去除效果袁对于后续的生物处理的操作运行是非常有利的遥3援还原作用铁屑内电解法在其工作过程中袁发生如下反应院阳极渊Fe冤院Fe-2藻寅Fe+2E0渊Fe+2/Fe冤越原0.44V阴极渊C冤院在酸性条件下院2H+垣2藻寅H2尹E0渊H+/H2冤越0.0V在碱性或中性条件下院O2垣2H2O垣2藻寅4OH-E0渊O2/OH-冤越0.0V电极反应生成的产物具有很高的化学还原活性遥在偏酸性废水中袁电极反应产生的新生态H能与染料等有机物和无机物组分发生氧化还原反应袁能够使染料的发色基团破坏甚至断链袁从而达到脱色目的遥4援铁离子的絮凝作用铁屑内电解过程中袁阳极上溶出Fe+2能将废水中的染料粒子等胶凝在一起袁形成以Fe+2为胶凝中治理高色度废水中的铁炭床工艺新探邹淳专题研究61心的絮凝体袁捕集尧挟裹和吸附悬浮的胶体共沉遥另外袁Fe+2经石灰乳中和及曝气后袁生成的Fe(OH)3是胶体絮凝剂袁它的吸附能力高于一般药剂水解法得到的Fe(OH)3的吸附凝聚能力遥这样袁废水中原有的SS渊悬浮物冤以及通过内电解产生的不溶物和构成色度的不溶性染料可被其吸附凝聚遥铁炭床工艺的实验结果与讨论1援废水pH值对处理效果的影响取色度逸500的废水分别在不同pH值条件下袁通过内电解静态试验处理袁其色度的去除随pH值的增大袁色度去除率均明显下降遥实验结果表明院pH值为3耀5袁色度去除率为83.3%耀97.5%遥这说明在酸性条件下渊pH约6冤脱色反应较快袁而在碱性条件下袁不利于染料脱色遥2.混凝pH值对脱色效果的影响高色度废水经内电解处理后袁出水在不同pH值条件下进行混凝沉降袁试验结果可以看出袁pH值越高袁混凝脱色效果越好遥这是由于处理后废水中的絮凝剂主要为Fe+2和Fe+3袁其在碱性条件下可形成Fe(OH)3胶体袁并可进一步水解成铁的单核络合物袁其随着水解反应逐渐形成多核聚合度大的高分子络合物沉淀袁从而提高脱色效果遥试验结果表明院混凝沉降的最佳pH值为7耀9遥3援铁屑活化剂对处理效果的影响用不同浓度的H2SO4和HCL分别对铁屑进行浸泡活化袁然后用水冲洗至中性用于处理高色度废水袁试验表明H2SO4和HCL活化效果略有差异遥用H2SO4活化袁所需浓度低袁活化时间短袁用浓度为0.6%H2SO4活化仅需3min遥4援铁屑粒度试验用不同粒径的铁屑进行内电解脱色试验袁试验表明院粒径越小袁同样条件下脱色效率越高袁这主要是由于铁屑粒径越小袁表面积就越大袁与废水接触形成的微电池数量就越多袁内电解反应速度就越快遥5援投加烟道灰对内电解脱色效果的影响为考察烟道灰作为惰性电极对内电解脱色效果的影响袁事先将烟道灰放在废水水样中经过长时间浸泡袁以消除其吸附性对试验效果的影响遥结果表明院由于烟道灰的加入袁内电解脱色率提高了26%耀32%遥当烟道灰与铁质量比为1院1时袁脱色效率最高遥6.铁炭床工艺的实验新探为防止铁屑结块而减缓反应速率袁在投加铁屑时袁混合加入5%的Fe-B催化剂袁可大幅度降低铁屑结块程度袁并可提高铁-炭的偶电极级差袁有利提高氧化还原速度和效率遥实验结果表明袁同样反应条件下处理同一高色度废水袁用Fe-B合金脱色效率提高36%耀43%遥7.结论渊1冤铁炭床内电解法处理高色度废水的最佳工艺条件为院铁屑填料与烟道灰质量比为1院1或铁屑与活性炭质量比为4院3曰内电解柱进水pH3耀4袁中和沉降pH7耀8曰废水在内电解柱内的停留时间5耀20min袁中和沉降时间15min曰活化条件为用0.6%H2SO4活化30min遥渊2冤铁炭床内电解法处理高色度废水袁脱色率达到86%-97%袁这说明内电解过程中电极反应产生的新生态H能与废水中的许多组分发生氧化还原反应袁能破坏染料分子共轭体系中发色或助色基团袁甚至断链袁达到脱色之目的遥另外袁新生态Fe2+具有较高的混凝-吸附活性袁能吸附废水中分散的微小颗粒及有机分子而絮凝沉降下来袁使废水得到进一步净化遥渊3冤工艺研究表明袁铁炭床内电解法处理高色度废水袁处理工艺简单尧操作方便尧反应时间短尧处理效果好尧经济合理遥而Fe-B合金还有防结块袁提高脱色效率的优点遥主要工艺参数渊1冤铁炭电解铁屑院炭粒渊质量比冤1:1出水pH5进水pH2耀3反应时间逸2h渊2冤亚铁还原氧化进水pH5耀6石灰投加量15kg/t废水出水pH8耀9反应时间1-2hFeSO4.7H2O投加量10kg/t废水渊作者单位院厦门大学国家大学科技园冤专题研究62