《三维电极处理印染废水试验分析》.doc

1、精品文章三维电极处理印染废水试验分析摘要采用三维电化学体系处理实际印染废水，以电极电压、反应时间、初始ph、极板间距、曝气量以及电解质浓度为单因素水平，研究了cod和氨氮的去除效果。结果表明，在电极电压为6v，反应时间为80min，初始ph为原水ph，极板间距为3cm，曝气量为10l/min时，电解质浓度为1g/l时，cod去除率达到70%左右，氨氮去除率达到85%左右，处理效果较好，可作为实际应用中的依据。关键词三维电化学；印染废水；cod去除率；氨氮去除率近年来，国内外每年都会有大量的印染废水产生，由于其色度高、有机物组分复杂、有毒害等特点，常规的生物处理工艺难以达到要求，需要以高级氧化法

2、进行预处理。基于羟基自由基（oh）的高级氧化法是一种有效的方法，利用oh的强氧化性和无选择性使印染废水中有机物得以去除1。三维电化学作为高级氧化技术的一种，具有催化效率稳定、操作简单及电流效率高等优点，并且能高效地降解废水中的有机污染物。其原理是在反应体系中，三维电极极板发生直接氧化和间接氧化，产生强氧化性的oh、hc1o等活性物质，这些活性物质可以与废水中的有机物发生氧化反应，将大分子有机物降解为小分子物质，或者将其直接转化成无污染的co2和h2o，从而废水中难降解的大分子有机物得到有效降解2-3。本实验采用石墨毡电极为阴极，钛板为阳极，以实际印染废水为研究对象开展三维电化学降解实验研究。探

3、究电极电压、反应时间、初始ph、极板间距、曝气量以及电解质浓度六个单因素对三维电化学处理废水过程中cod、氨氮去除率的影响。1材料与方法1.1实验材料。聚丙烯腈基石墨毡（3mm，北京晶龙特碳科技有限公司），和丙酮化学试剂均为分析纯，实验用水皆为去离子水。实验所用水样为荆州市某印染废水处理厂调节池水，水质为：codcr8001300mg/l；氨氮3255mg/l；ph6.07.0；电导率22002540us/cm；色度400600倍。1.2实验装置与方法。实验装置主要由反应器、阴阳两主电极极板、粒子电极、空气泵和直流电源等部分组成。其中钛板为阳极板，石墨毡电极为阴极板，阴阳极板尺寸均为21.0c

4、m14.0cm。活性炭为粒子电极放置在两主电极之间，进行三维电化学实验。向实验装置中加入1.2l的印染废水，使用气体流量计调节增氧泵的流量，打开电源，开始反应并计时。定时取样，沉淀后取其液并测定cod和氨氮。反应结束后，极板用弱酸溶液浸泡清洗，并用蒸馏水反复冲洗。1.3分析方法。cod的测定采用快速消解分光光度法（hj/t399-xx）；氨氮的测定采用纳氏试剂分光光度法（hj535-xx）4。2结果与分析2.1电极电压、反应时间对处理效果的影响。研究电极电压对三维电极电催化氧化印染废水的影响，极板间的电压分别为取3v，6v，9v，12v，15v，考察在反应时间为120min的过程中cod和氨氮

5、去除率的变化。其他反应条件为：初始ph为6.25（印染废水原水ph），曝气量为4l/min，极板间距为9cm，每20min取样测定一次，结果如图1所示。由图1可见，电极电压为3v，反应时间为120min时，cod和氨氮的去除率分别为61.06%和65.42%，去除水平相对较低。随着电极电压增大到6v，cod和氨氮的去除率分别为78.45%和93.17%，均达到最高水平。但随着电极电压继续地增加，cod和氨氮去除率都明显下降。这是由于反应体系中的析氢和析氧等副反应越加剧烈，电极表面生成并覆盖大量气泡，大大地降低了有机污染物与电极表面活性位点的接触机会，影响了电极反应的进行，遏制了有机污染物的降解

6、5。因此，最佳电压为6v。反应时间从20min到80min时，cod去除率提高了10%16%，氨氮去除率提高了2%20%，从80min到120min，两者的增幅都比较缓慢，过长地延伸反应时间，对反应体系益处不大，反而消耗电能，所以最佳反应时间为80min。2.2初始ph对处理效果的影响。研究初始ph对处理效果的影响，其他反应条件为：反应时间80min，电极电压6v，曝气量4l/min，极板间距9cm，初始ph分别取3、5、6.25（印染废水原水ph）、7、9、11，考察cod和氨氮去除率的变化情况，结果如图2所示。fig.2effectofinitialphontreatmenteffect初

7、始ph是三维电化学处理中的一个重要运行参数，选取合适的初始ph，可以有效的提高该工艺的处理效率。从图2可以看出，初始ph在311的范围内，cod去除率介于47.9%到72.74%之间，氨氮去除率介于77.33%到90.17%之间。初始ph为6.25时，cod去除率和氨氮去除率最高，随着溶液酸性碱性的增加，两者去除率都有所下降。因此，处理印染废水的最佳初始ph为6.25。2.3极板间距对处理效果的影响。研究极板间距对处理效果的影响，其他的反应条件为：反应时间80min，电极电压6v，曝气量4l/min，初始ph为6.25，极板间距分别取2cm，3cm，5cm，7cm，9cm，考察cod和氨氮去除

8、率的变化情况，结果如图3所示。电化学过程的传质主要表现为电迁移传质和扩散传质，而传质速率与极板间距的大小有着密切的关系。从图3中可以看出，随着极板间距的增加，cod去除率先增加而后持续下降，在极板间距为3cm时，cod去除率最大为71.19%；氨氮去除率在极板间距为3cm时，达到去除率为84.47%，去除率的变化与极板间距之间没有规律性。因此，极板的最佳间距为3cm。2.4曝气量对处理效果的影响。研究曝气量对处理效果的影响，其他反应条件为：反应时间80min，电极电压6v，初始ph为6.25，极板间距3cm，曝气量分别取2l/min，4l/min，6l/min，8l/min，10l/min，1

9、2l/min，考察cod和氨氮去除率的变化情况，结果如图4所示。从图4可以看出，当曝气量从2l/min增大到10l/min范围内，cod去除率和氨氮去除率呈现上升的趋势，当曝气量超过10l/min后，两者的去除率明显下降。这是因为曝气量过大时，反应器内的废水会因曝气而剧烈搅动，致使废水中的污染物与主极板的接触时间过短，氧化作用不能够彻底，并且反应过程中产生的oh等强氧化物质的存活时间极短，可直接导致oh等活性物质，还未与废水中的有机污染物接触反应完全，就已猝灭6。因此，最佳曝气量为10l/min。2.5电解质浓度对处理效果的影响。研究电解质浓度对处理效果的影响，其他反应条件为：反应时间80mi

10、n，电极电压6v，初始ph为6.25，极板间距3cm，曝气量为10l/min，电解质（na2so4）浓度分别取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变化情况，结果如图5所示。从图5中可以看出，随着电解质浓度的增加，cod去除率也随之增大。当电解质浓度0.1g/l增大到1.0g/l时，cod去除率由54.98%增加到67.71%，提高了12.73%，之后，升高幅度较小。对于氨氮去除率，随着电解质浓度的增大，去除率逐渐增加，当电解质浓度为1g/l时，氨氮去除率提高了14.92%，达到最大值83.03%，超过该值后，去除率随着电解

11、质浓度的增加而减小。改变电解质浓度，cod和氨氮的去除率都呈现上升的趋势，这是因为电解质的添加，提高了反应体系的电导率，进而影响了反应电流的大小，从而提高了废水的去除率。然而电解质过高，会带来大量的阴阳离子，不利于氨氮的去除。因此，最佳电解质浓度为1.0g/l。3结论采用石墨毡催化电极为阴极，钛板为阳极，活性炭为粒子电极进行三维电化学降解印染废水实验研究，结果表明，在电极电压为6v，反应时间为80min，初始ph为原水ph，极板间距为3cm，曝气量为10l/min时，电解质浓度为1g/l时，cod去除率处于70%左右，氨氮去除率达到85%左右，处理效果较好，可作为实际应用中的依据。参考文献1王燕，孙梅香，刘松，等.响应面法优化光电-fenton氧化处理印染废水j.工业水处理，xx，039（003）：17-21.2张显峰，王德军，赵朝成，等.三维电极电催化氧化法处理废水的研究进展j.化工环保，xx，36（3）：250-255.3段少芳，刘松，江博.转子搅拌型三维电化学降解效能研究j.广东化工，xx（17）.4国家环境保