導(dǎo)語(yǔ)：三維電極處理印染廢水試驗(yàn)分析一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

[摘要]采用三維電化學(xué)體系處理實(shí)際印染廢水，以電極電壓、反應(yīng)時(shí)間、初始pH、極板間距、曝氣量以及電解質(zhì)濃度為單因素水平，研究了COD和氨氮的去除效果。結(jié)果表明，在電極電壓為6V，反應(yīng)時(shí)間為80min，初始pH為原水pH，極板間距為3cm，曝氣量為10L/min時(shí)，電解質(zhì)濃度為1g/L時(shí)，COD去除率達(dá)到70%左右，氨氮去除率達(dá)到85%左右，處理效果較好，可作為實(shí)際應(yīng)用中的依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]三維電化學(xué)；印染廢水；COD去除率；氨氮去除率

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外每年都會(huì)有大量的印染廢水產(chǎn)生，由于其色度高、有機(jī)物組分復(fù)雜、有毒害等特點(diǎn)，常規(guī)的生物處理工藝難以達(dá)到要求，需要以高級(jí)氧化法進(jìn)行預(yù)處理?；诹u基自由基(•OH)的高級(jí)氧化法是一種有效的方法，利用•OH的強(qiáng)氧化性和無(wú)選擇性使印染廢水中有機(jī)物得以去除[1]。三維電化學(xué)作為高級(jí)氧化技術(shù)的一種，具有催化效率穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單及電流效率高等優(yōu)點(diǎn)，并且能高效地降解廢水中的有機(jī)污染物。其原理是在反應(yīng)體系中，三維電極極板發(fā)生直接氧化和間接氧化，產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的•OH、HC1O等活性物質(zhì)，這些活性物質(zhì)可以與廢水中的有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)，將大分子有機(jī)物降解為小分子物質(zhì)，或者將其直接轉(zhuǎn)化成無(wú)污染的CO2和H2O，從而廢水中難降解的大分子有機(jī)物得到有效降解[2-3]。本實(shí)驗(yàn)采用石墨氈電極為陰極，鈦板為陽(yáng)極，以實(shí)際印染廢水為研究對(duì)象開(kāi)展三維電化學(xué)降解實(shí)驗(yàn)研究。探究電極電壓、反應(yīng)時(shí)間、初始pH、極板間距、曝氣量以及電解質(zhì)濃度六個(gè)單因素對(duì)三維電化學(xué)處理廢水過(guò)程中COD、氨氮去除率的影響。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料。聚丙烯腈基石墨氈(3mm，北京晶龍?zhí)靥伎萍加邢薰?，和丙酮化學(xué)試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水皆為去離子水。實(shí)驗(yàn)所用水樣為荊州市某印染廢水處理廠調(diào)節(jié)池水，水質(zhì)為：CODCr800~1300mg/L；氨氮32~55mg/L；pH6.0~7.0；電導(dǎo)率2200~2540us/cm；色度400~600倍。1.2實(shí)驗(yàn)裝置與方法。實(shí)驗(yàn)裝置主要由反應(yīng)器、陰陽(yáng)兩主電極極板、粒子電極、空氣泵和直流電源等部分組成。其中鈦板為陽(yáng)極板，石墨氈電極為陰極板，陰陽(yáng)極板尺寸均為21.0cm×14.0cm?；钚蕴繛榱Ｗ与姌O放置在兩主電極之間，進(jìn)行三維電化學(xué)實(shí)驗(yàn)。向?qū)嶒?yàn)裝置中加入1.2L的印染廢水，使用氣體流量計(jì)調(diào)節(jié)增氧泵的流量，打開(kāi)電源，開(kāi)始反應(yīng)并計(jì)時(shí)。定時(shí)取樣，沉淀后取其上清液并測(cè)定COD和氨氮。反應(yīng)結(jié)束后，極板用弱酸溶液浸泡清洗，并用蒸餾水反復(fù)沖洗。1.3分析方法。COD的測(cè)定采用快速消解分光光度法(HJ/T399-2007)；氨氮的測(cè)定采用納氏試劑分光光度法(HJ535-2009)[4]。

2結(jié)果與分析

2.1電極電壓、反應(yīng)時(shí)間對(duì)處理效果的影響。研究電極電壓對(duì)三維電極電催化氧化印染廢水的影響，極板間的電壓分別為取3V，6V，9V，12V，15V，考察在反應(yīng)時(shí)間為120min的過(guò)程中COD和氨氮去除率的變化。其他反應(yīng)條件為：初始pH為6.25(印染廢水原水pH)，曝氣量為4L/min，極板間距為9cm，每20min取樣測(cè)定一次，結(jié)果如圖1所示。由圖1可見(jiàn)，電極電壓為3V，反應(yīng)時(shí)間為120min時(shí)，COD和氨氮的去除率分別為61.06%和65.42%，去除水平相對(duì)較低。隨著電極電壓增大到6V，COD和氨氮的去除率分別為78.45%和93.17%，均達(dá)到最高水平。但隨著電極電壓繼續(xù)地增加，COD和氨氮去除率都明顯下降。這是由于反應(yīng)體系中的析氫和析氧等副反應(yīng)越加劇烈，電極表面生成并覆蓋大量氣泡，大大地降低了有機(jī)污染物與電極表面活性位點(diǎn)的接觸機(jī)會(huì)，影響了電極反應(yīng)的進(jìn)行，遏制了有機(jī)污染物的降解[5]。因此，最佳電壓為6V。反應(yīng)時(shí)間從20min到80min時(shí)，COD去除率提高了10%~16%，氨氮去除率提高了2%~20%，從80min到120min，兩者的增幅都比較緩慢，過(guò)長(zhǎng)地延伸反應(yīng)時(shí)間，對(duì)反應(yīng)體系益處不大，反而消耗電能，所以最佳反應(yīng)時(shí)間為80min。2.2初始pH對(duì)處理效果的影響。研究初始pH對(duì)處理效果的影響，其他反應(yīng)條件為：反應(yīng)時(shí)間80min，電極電壓6V，曝氣量4L/min，極板間距9cm，初始pH分別取3、5、6.25(印染廢水原水pH)、7、9、11，考察COD和氨氮去除率的變化情況，結(jié)果如圖2所示。Fig.2EffectofinitialpHontreatmenteffect初始pH是三維電化學(xué)處理中的一個(gè)重要運(yùn)行參數(shù)，選取合適的初始pH，可以有效的提高該工藝的處理效率。從圖2可以看出，初始pH在3~11的范圍內(nèi)，COD去除率介于47.9%到72.74%之間，氨氮去除率介于77.33%到90.17%之間。初始pH為6.25時(shí)，COD去除率和氨氮去除率最高，隨著溶液酸性堿性的增加，兩者去除率都有所下降。因此，處理印染廢水的最佳初始pH為6.25。2.3極板間距對(duì)處理效果的影響。研究極板間距對(duì)處理效果的影響，其他的反應(yīng)條件為：反應(yīng)時(shí)間80min，電極電壓6V，曝氣量4L/min，初始pH為6.25，極板間距分別取2cm，3cm，5cm，7cm，9cm，考察COD和氨氮去除率的變化情況，結(jié)果如圖3所示。電化學(xué)過(guò)程的傳質(zhì)主要表現(xiàn)為電遷移傳質(zhì)和擴(kuò)散傳質(zhì)，而傳質(zhì)速率與極板間距的大小有著密切的關(guān)系。從圖3中可以看出，隨著極板間距的增加，COD去除率先增加而后持續(xù)下降，在極板間距為3cm時(shí)，COD去除率最大為71.19%；氨氮去除率在極板間距為3cm時(shí)，達(dá)到去除率為84.47%，去除率的變化與極板間距之間沒(méi)有規(guī)律性。因此，極板的最佳間距為3cm。2.4曝氣量對(duì)處理效果的影響。研究曝氣量對(duì)處理效果的影響，其他反應(yīng)條件為：反應(yīng)時(shí)間80min，電極電壓6V，初始pH為6.25，極板間距3cm，曝氣量分別取2L/min，4L/min，6L/min，8L/min，10L/min，12L/min，考察COD和氨氮去除率的變化情況，結(jié)果如圖4所示。從圖4可以看出，當(dāng)曝氣量從2L/min增大到10L/min范圍內(nèi)，COD去除率和氨氮去除率呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，當(dāng)曝氣量超過(guò)10L/min后，兩者的去除率明顯下降。這是因?yàn)槠貧饬窟^(guò)大時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)的廢水會(huì)因曝氣而劇烈攪動(dòng)，致使廢水中的污染物與主極板的接觸時(shí)間過(guò)短，氧化作用不能夠徹底，并且反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的•OH等強(qiáng)氧化物質(zhì)的存活時(shí)間極短，可直接導(dǎo)致•OH等活性物質(zhì)，還未與廢水中的有機(jī)污染物接觸反應(yīng)完全，就已猝滅[6]。因此，最佳曝氣量為10L/min。2.5電解質(zhì)濃度對(duì)處理效果的影響。研究電解質(zhì)濃度對(duì)處理效果的影響，其他反應(yīng)條件為：反應(yīng)時(shí)間80min，電極電壓6V，初始pH為6.25，極板間距3cm，曝氣量為10L/min，電解質(zhì)(Na2SO4)濃度分別取0.1g/L，0.25g/L，0.5g/L，1g/L，1.5g/L，2g/L，考察COD去除率和氨氮去除率的變化情況，結(jié)果如圖5所示。從圖5中可以看出，隨著電解質(zhì)濃度的增加，COD去除率也隨之增大。當(dāng)電解質(zhì)濃度0.1g/L增大到1.0g/L時(shí)，COD去除率由54.98%增加到67.71%，提高了12.73%，之后，升高幅度較小。對(duì)于氨氮去除率，隨著電解質(zhì)濃度的增大，去除率逐漸增加，當(dāng)電解質(zhì)濃度為1g/L時(shí)，氨氮去除率提高了14.92%，達(dá)到最大值83.03%，超過(guò)該值后，去除率隨著電解質(zhì)濃度的增加而減小。改變電解質(zhì)濃度，COD和氨氮的去除率都呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，這是因?yàn)殡娊赓|(zhì)的添加，提高了反應(yīng)體系的電導(dǎo)率，進(jìn)而影響了反應(yīng)電流的大小，從而提高了廢水的去除率。然而電解質(zhì)過(guò)高，會(huì)帶來(lái)大量的陰陽(yáng)離子，不利于氨氮的去除。因此，最佳電解質(zhì)濃度為1.0g/L。

3結(jié)論

采用石墨氈催化電極為陰極，鈦板為陽(yáng)極，活性炭為粒子電極進(jìn)行三維電化學(xué)降解印染廢水實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明，在電極電壓為6V，反應(yīng)時(shí)間為80min，初始pH為原水pH，極板間距為3cm，曝氣量為10L/min時(shí)，電解質(zhì)濃度為1g/L時(shí)，COD去除率處于70%左右，氨氮去除率達(dá)到85%左右，處理效果較好，可作為實(shí)際應(yīng)用中的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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[4]國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》編委會(huì)．水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法[M]．北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002：91-281．

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作者:李寶閏 單位:湖北荊州環(huán)境保護(hù)科學(xué)技術(shù)有限公司