电解法应用于染料废水的预处理研究secret

电解法应用于染料废水的预处理研究摘要：采用电解法对五种染料废水的脱色和去除效果进行了研究，探讨了电解时间、电流大小、pH值对色度及CODcr的影响。结果表明,电解的时间越长，色度去除率越高且均能达到90%以上。在酸性条件下，色度和CODcr的处理效果更好。关键词：染料废水电解法色度CODcrStudyonpretreatofdyewastewaterbyelectrolysisprocessAbstract:Fivekindsofdyewastewaterhavinghigherconcentrationwerepretreatedbyelectrolysisprocess.Theinfluenceofelectrolytictime,electriccurrentandpHvalueontreatefficiencieswasinvestigated.Theresultsindicatethatthelongerelectrolytictimeis,thehigherdecolorationefficiencyisandtheefficiencyisallabove90%.Ontheacidiccondition,theresultsarebetter.Keywords:DyewastewaterelectrolysisprocesscolorCODcr染料生产投入的原料大部分是芳烃化合物和杂环化合物，副反应多。染料废水的排放受到严格控制。目前主要的处理这类废水方法有吸附法、膜分离处理、生物处理、电化学处理或合并絮凝处理等不同方法[1~6]。传统处理方法最突出的问题是色度和有机物去除率低,难以达到理想的处理效果和满足排放标准以及总量控制要求,对此寻求一种能降低染料废水的色度和CODcr的有效处理方法,最大限度的减少废水排放量是目前染料行业迫切需要解决的问题。近年来出现的直接电解法为染料废水治理拓展了新的途径[7]。本文选择了电化学法对染料废水进行预处理的方法，效果明显，色度及COD的去除率都很高，均达到90%以上。1.染料废水的特点染料生产具有品种多、批量少、流程长、变化多等特点。在染料生产过程中如磺化、硝化、重氮化、还原、氧化以及酸析（或盐析）等工序,生产过程中所排放的废水具有成分复杂、高COD、高色度、高含盐量、有机物难生化降解，且废水是间歇性排放、水质水量随时间变化较大，废水中的有机物绝大多数是以萘、蒽、醌等芳香族化合物，含有显色基团，颜色很深，色度达500～500000；由于生产过程及分子结构的需要，染料物质及中间体分子往往含有极性基团，增强了水溶性，使物质流失量加大[8]。废水中通常含有许多原料和副产品，浓度高，毒性大，一般COD可达1000～73000mg/L；废水多呈酸性，也有的呈碱性，一般含盐量都很大。2.材料和方法实验以电解时间、电流大小为控制因子，以色度和CODcr为评价指标。电解时间采用2、4、6、8、10分钟，电流采用2A。电解后取上清液，测定其色度和CODcr值。2.1试剂及仪器可变电源0~2.5A(可调至2.87A)，电压0~30V(可调至31V)。WYK—3020直流稳压稳流电源，C19-A直流安培表；C19—V直流伏特表：电解阴极材料为lCrl8Ni9Ti不锈钢板，阳极为10cm长钛电极镀稀有金属钌涂层电极。电极距离为3cm，电流密度为0.5A／dm2，恒电流无隔膜电解。COD测定仪：HACHDR/2010。2.2废水的水量与水质上海市某染料生产厂废水的日产量155吨，产品主要利用三氯乙烯、氯仿、三乙胺、甲醛、三氯化铝等多种无机和有机物为原料来生产多种染料，生产过程中产生大量的有机酸性废水，废水成分复杂，色度很高，化学需氧量CODcr在2×104~2.5×104mg/L左右，pH值的变化很大，生物需氧量BOD很低，可生化性差，悬浮物SS不大。其水质和水量如表1所示。废水经预处理后进污水处理站与其他污水合并进行生物处理后达标排放。取某染料厂的5种染料废水，水质如下表：表1染料废水的水质Tab1.waterqualityofdyewastewater废水种类小染料2GL（废水1）2GLN稀释四倍（废水2）大染料2GL蓝（废水3）综合废水（废水4）6BF红（废水5）色度（倍）64000800016000800016000CODcr（mg/L）7670010800199008300334002.3试验方法的选择从整体水质来看，废水的色度高，CODcr高，污染物的生物降解性能很差，同时水中的盐含量很高。针对该生产废水的特点，活性染料中偶氮染料占80％，大多数偶氮化合物易于被还原剂或直接阴极电子转移还原，一般不需添加化学剂。偶氮染料的生产从原料到成品往往伴随有硝化、缩合、还原、氢化、重级化、偶合等单元操作，副反应多，废水的有机物成分复杂，用传统的生物法处理难度非常大。Demmin[9],Kenedy[10]指出电化学方法对印染废水的脱色非常有效，BOD和COD去除率达50%~70%，色度去除率达90％以上。由于这类染料废水含氯盐量高达8%~10%，对于电化学氧化方法处理废水而言，盐的存在可增加废水的导电性，尤其是C1-的存在可使电流效率明显提高[11]。并且采用电化学方法处理废水，不存在二次污染问题。废水经电化学处理后，废水中对微生物有毒有害的难降解有机污染物先还原为易降解的物质，以提高后期的生化处理效率，废水的毒性明显减少[12]。针对该厂生产废水的特点，选定电化学预处理方法。3.结果与讨论3.1电流大小对处理效果的影响取综合染料废水，电流采用1A、2A，进行三组对比，电解时间分别为2，4，6分钟。电解后取上清液，测定其色度和CODcr值。对比柱形图如下：050010001500200025003000350040004500123色度（倍）电流2A电流1A图1.电流对色度的去除效果比较Fig1colorcomparison图2电流对CODcr去除效果比较Fig2.CODcomparison02000400060008000100001200014000123CODcr（mg/l)电流2A电流1A由柱形图我们可以看出：对于色度而言，电流为2A的处理效果比电流1A的处理效果高50％左右;对于CODcr而言，电流2A的处理效果比电流1A的处理效果好。由此可见，电流越大，色度和CODcr的去除率越高。3.2电解时间对处理效果的影响电流采用2A，电解时间为2、4、6、8、10分钟，电解后取上清液，测定其色度和CODcr值。表2电解后水样CODcr值（mg/L）电解时间（min）246810废水13980054000401004020049100废水2101001220021000820010000废水38000400020001000800废水42680025400158001240011400废水53260032500220002500029900根据试验数据，可以绘制电解时间和色度的关系曲线，如图3所示：图3电解时间和色度去除率的关系020406080100120024681012电解时间（min）色度去除率（％）废水1废水2废水3废水4废水5Fig3influenceofacidityandalkalinityofwatersample由曲线可以看出：电解法对染料废水的色度有很好的去除效果，色度的去除率均达到了90％以上，而且电解的时间越长，色度的去除效率越高。对于不同的染料废水，CODcr的去除效果则有所不同。不同的电解时间CODcr值不稳定，有时会出现上升的趋势。这可能是因为染料废水中某些物质的环因为电解被打断，从大分子变成小分子，从而增加了废水的可生化性。3.3pH值对处理效果的影响取废水4稀释20倍后，在中性，酸性和碱性的条件下分别进行电解。电解后的色度和CODcr值如下表：表3废水的酸碱性对处理效果的影响Tab2CODcrofwatersampleafterelectrolysis色度（倍）COD（mg/l）酸性条件100796中性条件200869碱性条件350955由表可以看出：在酸性条件下，色度和COD的去除效果都比中性和碱性条件好。4.结论电解法处理废水主要是借助外加电流的作用产生一系列物理化学反应，使废水中的有毒有害物质得以减少。（1）电解法对染料废水有较好的处理效果，电流为2A,电解10min后水样色度的去除率达90％以上，COD较原水样也有相应的降低。（2）在相同的电解时间下，电流越大，色度和COD的去除率越高，处理效果越好。（3）在电解时间和电流大小相同的情况下，酸性条件有利于提高电解效率。参考文献[1]占新民，王建龙，吴立波．沉淀—树脂吸附法处理对氨基偶氯盐酸盐生产废水的研究[J]．环境工程，1998，16(3)：7~10.[2]王慧，王建龙，占新民，钱易．电化学法处理含盐染料废水[J]．中国环境科学，1999，19(5)：441~444.[3]SolozhenkoEG,SobolevaNM,GoncharukVV．Decolorizationofazodyesolutionsbyfenton’soxidation[J]．WaterResearch,1995,29(9):2206~2210.[4]RajeshwarK,IbanezJG,SwainGM．Electrochemistryandenvironment[J]．JApplElectrochem,1994,24:1077-1091.[5]KanekarP,SarnaikS．Anactivatedsludgeprocesstoreducethepollutionloadofadyeindustrywater[J]．Environmentalpollution,1991,70(1):27~33.[6]赵永才．微电解法脱除水溶性染料废水色度的研究[J]．环境污染与防治．1994.16(1)：18[7]冀滨弘，章非娟编.染料工业废水处理的现状与进展.污染防治技,1995,11(4):250-251[8]山中信行编.染料工业排水1991,16(1):60-63[9]DemminTR,UnrichKD,TimothyY．Improvingcarpetwastewatertreatment[J]．AmericanDyestuffReporter,1988,77(6):13~14,17~18,32．[10]KenedyM,Electrochemicalwastewatertreatmenttechnologyfortextile[J]．AmericanDyestuffReporter,1991,80(9):26,28,94.[11]李川，夏洁，王玉峥．微电解处理对染料废水脱色的影响[J]．南京林业大学学报(自然科学版).2004,28(1).-87-88[12]王爱民，杨立红，张素娟，姜桂兰．电化学方法治理含染料废水的现状与进展[J]．工业水处理，2001，21(8)：4~7.