電解法處理高濃度有機磷農藥廢水COD去除率的影響研究

陳斌曾桂華(.北京盈和瑞環(huán)保工程有限公司,北京00000；.長沙環(huán)境保護職業(yè)技術學院,湖南 長沙 40000)

電解法處理高濃度有機磷農藥廢水COD去除率的影響研究

陳斌1曾桂華2(1.北京盈和瑞環(huán)保工程有限公司,北京100000；2.長沙環(huán)境保護職業(yè)技術學院,湖南 長沙 410000)

采用惰性石墨電極片作為電極對高濃度有機磷農藥廢水進行電解實驗，通過單因素實驗研究電極數量、電解時間和催化劑Fe2+用量對高濃度有機磷農藥廢水COD去除率的影響，以確定最佳工藝條件。結果表明：電解處理高濃度有機磷農藥廢水適宜的反應時間在80～100min，在相同的電流強度下，增加電極數目，有利于COD的去除和縮短電解時間；H2O2與Fe2+的最佳摩爾比為10:1，此時COD的去除率最高可達45%。

電解法;有機磷農藥廢水; COD

電解法是一種較為成熟的廢水處理方法，是在通入直流電的條件下，利用電極上發(fā)生的氧化還原反應而改變污染物性質或生成其它無害物質，從而去除污染物的方法。電解法廣泛應用于處理電鍍廢水、印染廢水、制藥廢水、制革廢水、造紙黑液及其它高濃度有機廢水的處理。該法處理廢水具有很多優(yōu)點，且可實現高度的設備化，設計裝置緊湊、占地面積小、一次投入較少，易于實現自動化控制。

有機磷農藥通常是指磷酸酯或硫代磷酸酯類有機化合物，具有種類多、藥效高、用途廣、易分解等特點，近年來已成為農業(yè)生產中使用最廣泛的一類農藥。有機磷農藥生產過程中排放的廢水不僅量大，而且化學需氧量(COD)含量極高，可達數萬毫克/升。由于其毒性大、成分復雜，因此在排放前必須經過有效的處理過程。

本研究以湖南某農藥廠有機磷農藥生產車間廢水為研究對象，通過單因素實驗研究電極數量、電解時間和催化劑Fe2+用量對高濃度有機磷農藥廢水COD去除率的影響，以確定最佳工藝條件。

1 實驗部分

1.1 實驗材料與試劑

直流電源、石墨片電極、WXJ-Ⅲ微波消解裝置、酸式滴定管、NaOH、pH計/試紙、30%雙氧水、硫酸亞鐵、重鉻酸鉀、硫酸亞鐵銨、硫酸銀、硫酸汞、鄰菲羅啉、98%濃硫酸。

1.2 實驗廢水

本實驗所采用的水樣為湖南某農藥廠的生產車間廢水，該農藥廠主要生產樂果、氧化樂果、甲基對硫磷(甲基1605)、敵敵畏、除草劑、甲基嘧啶磷等，其主要成份是磷酸酯類化合物。所采廢水水樣pH值為9.45，COD為81320mg/L。

1.3 分析方法

COD測定采用微波消解重鉻酸鉀滴定法進行測定。

2 結果與討論

2.1 電極數量、電解時間對COD去除率的影響

以惰性石墨片為陰陽電極，平行成對放置于電解液中，在固定電解液pH=4、電流強度=1.5A、電解時間為60min、單片電極單面面積S=15cm2、每相鄰兩片電極間距d=2.0cm，30%的H2O2和FeSO4·7H2O的加入量分別設計為4.0mL和0.2g每100ml廢水等參數不變的條件下，改變電極的數量進行實驗，電極的數量分別設計為：2、4、6、8塊，電極為陰陽相間排列。實驗結果見圖1和圖2。

從圖1可見，隨著電極數量的增加，廢水的COD去除率逐漸增加。當只用2塊電極時，COD去除率為41.10%，當電極數量增加到8塊，COD去除率達到了74.26%，增效明顯。從圖2可以看出，在電解時間為100min左右，COD去除率達到最大值。廢水電解氧化降解大致分為三個階段：0～20min為第一階段，易氧化降解的小分子有機物降解，降解速度較快，COD去除速率較快；20～60min為第二階段，部分結構復雜的大分子或環(huán)類有機物斷裂為小分子，COD去除速率變緩，在30～60min，COD變化不大；60～100min為第三階段，大分子或環(huán)類有機物斷裂為小分子后的進一步降解。隨后隨著電解時間的延長，COD的去除率在60%左右波動并有不增反而有少量下降的趨勢。從整個電解過程看，綜合COD去除率和能耗，電解時間應控制在80～100min。在相同的電流強度下，增加電極數目，有利于COD的去除和縮短電解時間。

圖1 電極數量對COD去除率的影響圖

圖2 不同電解時間下電解液的COD去除率變化圖

2.2 催化劑Fe2+用量對COD去除率的影響

以兩片石墨片為陰陽電極，平行成對放置于電解液中，在固定電解液pH=4、電流強度=1.5A、電解時間為60min、電極面積S=15cm2、電極間距d=2.0cm，30%的H2O2加入量分別設計為4.0mL每100ml廢水等參數不變的條件下，改變催化劑Fe2+用量進行電解氧化實驗，Fe2+以FeSO4·7H2O的形式加入，加入量分別設計為：0.05g、0.10g、0.25g、0.5g、1.0g 、1.25g。實驗結果見圖3。

從圖3可見，在雙氧水用量保持不變的條件下，隨著FeSO4·7H2O用量的增加，在0.05～0.5g范圍內，COD的去除率在40%上下波動，變化不大，進一步增大FeSO4·7H2O用量，當FeSO4·7H2O用量為1.0g，即H2O2與Fe2+的摩爾比約為10:1，COD的去除率增加到45.96%；此外，根據實驗現象，隨著FeSO4·7H2O用量的增加，電解液中產生的沉淀量也逐漸增加，會增大溶液中的電阻，減低電流效率。因此進一步增大FeSO4·7H2O用量，COD的去除率增加的量不大，而且會造成藥劑成本的上升和電流效率的下降，因此H2O2與Fe2+的摩爾比保持為10:1左右即可。

圖3 FeSO4·7H2O用量對COD去除率的影響圖

3 結語

通過采用惰性石墨電極片作為電極對高濃度有機磷農藥廢水進行電解，實驗結果表明：在相同的電流強度下，增加電極數目，有利于COD的去除和縮短電解時間；當電解時間控制在80～100min，H2O2與Fe2+的摩爾比保持為10:1左右時是最佳的電解條件。

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陳斌(1979- )，男，湖南衡東人，大學本科，工程師，主要從事廢水處理工程的設計與研究，副教授、高級工程師，從事環(huán)境污染治理、環(huán)境監(jiān)測與評價研究。