電凝法處理活性艷橙X-GN模擬染料廢水的研究

楊影 曹艷妮 王麗麗 付忠田

（1.東北大學設計研究院（有限公司），遼寧 沈陽110166；2.遼寧省冶金地質勘查研究院有限責任公司，遼寧 鞍山114000；3.遼寧康寧環境監測評價有限公司，遼寧 沈陽110179；4.東北大學資源與土木工程學院，遼寧 沈陽110819）

活性染料廣泛應用于包裝、紡織品、紙張和紙漿、印刷、皮革、制藥等行業，這些染料多含有芳香結構和偶氮基團[1]，含有這些成分的廢水直接排放，會造成若干健康問題，包括皮膚、眼睛和胃腸道的刺激、腹瀉、咳嗽、嘔吐等[2-3],還會惡化水生環境、中斷光合作用、影響水生生物的生長等[4]，因此，排放前必須對這些染料廢水進行有效處理。作為一種高級氧化廢水處理技術，電凝聚法對于染料廢水處理具有各種優勢，得到了廣泛研究[5-6],本研究采用電凝聚法對活性艷橙X-GN 染料模擬廢水進行處理，考察不同因素對處理過程的影響，以確定采用該方法處理活性艷橙X=GN模擬染料廢水的最佳參數。

1 材料與方法

1.1 反應裝置

反應裝置由直流穩壓電源、電解槽和電磁攪拌裝置等組成，如圖1所示；電解槽的直徑是80 mm，有機玻璃制成，有效容積約400 mL；鐵電極板置于電解槽中央。

圖1 實驗裝置

1.2 電極制備

采用鐵電極，長60mm，寬40 mm，厚2 mm。使用前分別用粗細砂紙打磨，并分別用氫氧化鈉和稀硫酸清洗，之后再用去離子水清洗干凈，晾干，待用。

2 結果與討論

2.1 電解時間的影響

實驗條件為：初始濃度600 mg/L，Na2SO4濃度0.005 mol/L，攪拌速度500 r/min，極板間距1.0 cm，電解電壓10V，pH 不調。分別電解5min，6 min，8min，10min，15min，20min，25min，反應結束后，取各自的下層清液過濾，分別測濾液的吸光度和COD，計算出脫色率和COD去除率，實驗結果如圖2.1所示。

圖2.1 電解時間的影響

從圖2.1 可以看出：隨著電解時間的增長，脫色率逐漸升高，反應25min，脫色率可達到99.36%，但從整體來看，在10min之后脫色率開始增長緩慢；COD 去除率則逐漸提高，電解10min 時COD 去除率最高，可達到74.57%，但隨著電解時間的繼續增長，COD 的去除率降低。綜合考慮，電解時間以10min為宜。

2.2 電解電壓的影響

分別在電壓為6V,8V, 10V,12V，14V 的條件下電解10min,其余參數同前，反應結束后，取各自的下層清液過濾，分別測濾液的吸光度和COD,計算出脫色率和COD 去除率，實驗結果如圖2.2所示。

圖2.2 電解電壓的影響

從圖2.2可以看出：隨著電解電壓的增加，脫色率呈現先升高后略有下降的趨勢。隨著電解電壓的增大，COD去除率呈波動變化，但總體為上升的趨勢，當電解電壓為12V時，COD去除率最高，可達77.9%。因此，電解電壓以12V為宜。

2.3 攪拌速度的影響

分別在轉速0r/min,250r/min,500r/min,750r/min,1000r/min的條件下電解10min，電壓為12V，其余參數同前。反應結束后，取各自的下層清液過濾，分別測濾液的吸光度和COD,計算出脫色率和COD去除率，實驗結果如圖2.3所示。

圖2.3 攪拌速度的影響

從圖2.3可知，隨著攪拌速度的增加，脫色率剛開始有顯著的上升，500r/min時達到最大96.3%，從750r/min開始略有下降，到1000r/min時脫色率為93.57%。COD去除率變化也呈現先升高后下降的趨勢，在攪拌速度為500r/min是COD去除率達到最大，為68.34%。

2.4 電解質濃度的影響

Na2SO4濃度分別為0.001mol/L，0.003mol/L，0.005mol/L,0.007mol/L,0.009mol/L，電壓12V，攪拌速度500r/min，其余參數同前，分別對不同電解質濃度的溶液處理10min，反應結束后，取各自的下層清液過濾，分別測濾液的吸光度和COD,計算出脫色率和COD去除率，實驗結果如圖2.4所示。

圖2.4 電解質濃度的影響

由圖2.4中可知，脫色率在起初有顯著的變化，在電解質濃度在0.005mol/L 之后脫色率基本趨于平穩，COD 去除率在電解質濃度為0.007mol/L時最大為64.95%，之后顯著下降。綜合考慮脫色率和COD去除率，選擇電解質濃度為0.005mol/L較好。

2.5 溶液初始濃度的影響

實驗條件為：Na2SO4濃度0.005 mol/L，攪拌速度500 r/min，極板間距1.0cm，電解時間10min，電解電壓12V，pH不調。配制濃度分別為200mg/L，400mg/L，600mg/L，800mgL，1000mg/L 模擬染料廢水溶液，分別對其處理10min，反應結束后，取各自的下層清液過濾，分別測濾液的吸光度和COD，計算出脫色率和COD去除率，實驗結果如圖2.5所示。

圖2.5 溶液初始濃度的影響

從圖2.5可以看出，溶液初始濃度對脫色率的影響較小，對COD 去除率有影響，隨著染料初始濃度的逐漸增加，COD 的去除率逐漸增加。總體來看，染料初始濃度對脫色率和COD去除率的影響都不是很大。

2.6 溶液初始pH值的影響

用稀硫酸和氫氧化鈉溶液調節pH到3.00，5.00，7.00，9.00，11.00，采用前述最佳參數電解處理10min，反應結束后，取各自的下層清液過濾，分別測濾液的吸光度和COD,計算出脫色率和COD去除率，實驗結果如圖2.6所示。

圖2.6 溶液初始pH的影響

從圖2.6可以看出，隨著pH的逐漸增加染料的脫色率沒有太大的變化，COD 的去除率隨著pH 的增加呈現先增大后減小的趨勢。當pH 在8 左右時，染料廢水的色度和COD 都有較好的處理處理效果，因此pH取8較合適。

2.7 最佳工藝參數的確定

通過實驗的最佳參數為：電解電壓12V，攪拌速度500r/min，模擬廢水初始濃度600mg/L，支持電解質濃度0.005mol/L，pH=8，在此條件下對活性艷橙X-GN模擬染料廢水進行多次處理后可知，處理時間10min左右時，可以使脫色率達到97.85%，COD去除率達到55.71%。

3 結語

根據上述研究，可以得到采用鐵電極電凝聚法處理活性艷橙X-GN模擬染料廢水的最佳條件為：電解電壓12V，攪拌速度500r/min，模擬廢水初始濃度600mg/L，支持電解質濃度0.005mol/L，pH=8，在此條件下電解處理10min，能夠使模擬廢水脫色率達到97.85%，COD去除率達到55.71%。