催化電解印染廢水影響因素研究

殷明彩

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催化電解印染廢水影響因素研究

殷明彩

波鷹（廈門）科技有限公司

該文采用納米催化電解技術，對印染廢水的COD及色度去除率影響因素進行了研究，考察了電解時間、電流密度、電導率及pH等因素對去除率的影響。結果表明，COD和色度的去除率隨電解時間的增加和電流密度的增大而增加，且對色度的去除效果要優于COD。增加電導率對廢水的色度和COD的去除效果不明顯，適當降低廢水的pH值有利于增強電解效果。

印染廢水 影響因素 催化電解

印染廢水是印染企業生產過程中排放的各種廢水混合后的總稱。印染廢水主要由退漿廢水、煮練廢水、漂白廢水、絲光廢水、染色廢水和印花廢水組成，其中含有大量的染料、助劑、漿料、酸堿、纖維雜質及無機鹽等，其特點是有機物含量高、堿度高、色度深、組成復雜、可生化性差，而且其中的硝基、氨基化合物及銅、鉻、鋅、砷等重金屬元素具有較大的生物毒性。長期以來，印染廢水一直是工業廢水處理的重點和難點。電催化氧化的機理主要是通過電極和催化材料的作用產生超氧自由基、過氧化氫（H2O2）、羥基自由基（·OH）等活性基團來降解有機物。這種降解途徑使有機物降解更徹底、不易產生毒害中間產物，基本上無二次污染，被稱為“環境友好”技術。加之其設備小、占地少、運行管理簡單、COD去除率高和脫色效果好等優點，日益受到人們的重視。為了進一步提高催化電解法的處理效果，研究制約該方法處理效果的影響因素是十分必要的。因此，本文通過將實驗研究電導率、電解質、時間、電流、酸堿度等因素對催化電解去除印染廢水的影響，力求找到最佳的去除條件。

1 材料與方法

1.1 試驗儀器與材料

COD快速測定儀，微波閉式COD/TN/TP消解儀，WMX-ⅢA，廣東韶關科力實驗儀器有限公司；中潤ZRC-6，混凝實驗攪拌機（帶溫控、六聯攪拌機）；電子天平（精度為0.001g）。

藥劑：氫氧化鈉、硫酸、硫酸鈉、聚合硫酸鋁、聚丙烯酰胺，以上均為分析純試劑。

1.2 實驗步驟

1.2.1電解時間對催化電解處理印染廢水效果的影響

在電導率為1500μS/cm、電流為5A條件下，電解時間分別為0.5、1、2、3、4min，測各個指標（COD、色度）。

1.2.2電流密度對催化電解處理印染廢水效果的影響

在電導率為1500μS/cm、電解時間為1min條件下，電流分別為1、3、5、7、9A，測各個指標（COD、色度）。

1.2.3電導率對催化電解處理印染廢水效果的影響

在電解工作電流為5A，電解時間為1min條件下，溶液濃度電導率分別為1500μS/cm、3000μS/cm、4500μS/cm、6000μS/cm，測各個指標（COD、色度）。

1.2.4 pH對催化電解處理印染廢水效果的影響

在電流為5A、電解時間為1min條件下，pH為2、4、7、10、12，測各個指標（COD、色度）。

1.3 分析方法

COD采用微波閉式COD/TN/TP消解儀測定；色度測定采樣稀釋倍數法。

2 結果分析與討論

2.1 電解時間對COD與色度去除率的影響

在5個裝有印染廢水1L的燒杯中，調節直流穩壓電流至5.0A。分別電解0.5 min，1 min，2 min，3 min，4 min。電解后的廢水色度與COD變化情況見圖1（左）。

圖1 電解時間和電流強度對廢水去除效果的影響

由圖1（左）可知，隨著電解時間的延長，色度與COD的去除率逐漸增大，在4min時去除率分別達到60%與28%，而實驗中也觀測到廢水顏色隨電解時間的增加逐漸變淡，也直觀地顯示出電解時間對脫色效果的影響。另外，圖1（左）中色度的去除率明顯高于COD，說明不同電解時間條件下，催化電解對色度的去除效果要優于COD。

2.2 電流強度對COD與色度去除率的影響

由圖1(右)可知，色度與COD的去除率隨著電流的增加而逐漸增大，且實驗中也觀測到，廢水顏色隨電流密度的增大逐漸變淡，這與時間變化的影響較為相似。但在較低電流強度下（1A與3A），色度去除率為0，可見低電流強度條件下脫色效果不明顯。

2.3 電導率對COD與色度去除率的影響

由圖2(左)可知，電導率為6000μS/cm條件下，色度與COD去除率分別為28%、11%，具有一定的去除效果。但1500~4500μS/cm時，色度去除率均為14%，COD最高僅為4.4%，由此可見，增加電導率對廢水的色度和COD的去除效果不明顯。

為減少氯離子電解過程中對電解效果的干擾，設計以硫酸鈉為電解質調節電導率試驗，結果見圖2(右)。

圖2(右)中，色度去除率變化情況與NaCl為電解質變化情況相似，而COD去除率維持10%~13%，變化甚微。綜上所述，在高電導率（>6000μS/cm）對脫色有一定的去除效果，但在1500~6000μS/cm條件下增加電導率對去除效果的影響不大。

（左：電解質為NaCl；右：電解質為Na2SO4）

2.4 pH值對COD與色度去除率的影響

實驗中觀察到，pH為2與pH為4的實驗組顏色要明顯淺于其他組，圖3(左)中，色度和COD去除率也明顯高于其他組，而在pH在7~12之間的廢水色度去除率基本沒有變化，COD去除率呈現緩慢上升的趨勢。圖3(右)顯示以硫酸為介質調節pH對廢水去除效果的影響情況，其變化趨勢基本和以鹽酸為介質的變化情況基本相同。

（左：鹽酸調pH；右：硫酸調pH）

從以上可知，在酸性和堿性條件下，催化電解后COD去除率要高于中性條件（pH=7）,且隨著酸性或堿性的加強，去除率逐漸增大。但在較強酸性條件下的去除效果要明顯優于堿性。李大鵬[1]對毛紡廠的染缸廢水研究表明，廢水pH值降低，脫色率升高，并發現在酸性條件下的電化學氧化效能高于較強堿性水質。因此，適當降低廢水的pH值有利于增強電解效果。

3 結論

采用納米催化電解技術，考察電解時間、電流密度、電導率及pH等因素對印染廢水的COD及色度去除率的影響。結果表明：（1）COD和色度的去除率隨電解時間和電流密度的增大而增加，且對色度的去除效果要優于COD。

（2）高電導率（>6000μS/cm）對脫色有一定的去除效果，但在1500~6000μS/cm條件下增加電導率，對去除效果的影響不大。

（3）在酸性和堿性條件下，催化電解后COD去除率要高于中性條件（pH=7）,且隨著酸性或堿性的加強，去除率逐漸增大。但在較強酸性條件下的去除效果要明顯優于堿性，適當降低廢水的pH值有利于增強電解效果。

[1]李大鵬. 電化學氧化處理印染廢水的過程和特性[J].中國給水排水, 2002, 18(5): 6-9.