电化学氧化法处理吡嘧磺隆废水

———电化学氧化法处理吡嘧磺隆废水1、引言

随着社会进展，农药行业高浓度有机废水的排放总量渐渐增大，其废水具有毒性大、浓度高、难生物降解等特点，日益受到人们的关注。目前大部分水处理工艺对农业行业的高浓度有机废水处理达不到抱负效果，因此讨论出一种高效处理农药行业排放的高浓度有机废水的处理方法是业内领域非常关注的。吡嘧磺隆，商品名称是草威等，属于磺酰脲类高活性内吸选择性除草剂，用于防除杂草的农用药剂。电化学水处理技术是在特定的电化学反应器中，在外加电场的作用下，通过一系列设计好的化学反应、电化学过程或物理过程从废水中去除污染物的技术。催化氧化是对化学氧化和湿式空气氧化的一种改进，主要包括光催化氧化、均相催化氧化、非均相催化氧化等。利用电催化氧化特性处理有机废水，特殊是难于生物降解的长久性有机污染物，是当前世界水处理领域的讨论热点，本文讨论电化学氧化技术在生物降解除草剂处理中的应用，具有重要的理论意义和有用价值。

2、试验药品及仪器

2.1试验药品

(1)浓硫酸;(2)重铬酸钾;(3)硫酸银;(4)硫酸钠;(5)邻苯二甲酸氢钾;(6)混合磷酸盐;(7)四硼酸钠;(8)吡嘧磺隆(94.5%)。

2.2试验仪器

(1)DJS-292型恒电位仪;(2)TU-1900双光束紫外可见分光光度计;(3)pHS—2F型pH计;(4)TG328A光学读数分析天平;(5)79-1磁力加热搅拌器。

3、试验方法

3.1有机废水电催化氧化降解分析方法

电化学氧化法处理吡嘧磺隆废水试验以Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2为阳极、铁为阴极，在无隔膜电解槽中，将待测试废水溶液取100mL，以间歇方式逐个取样测定，并调整试验试剂用量等反应条件。

3.2化学需氧量的测定

在水样中加入已知量的重铬酸钾溶液，并在强酸介质下以银盐作催化剂，经沸腾回流后，以试亚铁灵为指示剂，用硫酸亚铁铵滴定水样中未被还原的重铬酸钾，由消耗的重铬酸钾的量计算出消耗氧的质量浓度，测定方法依据HJ828—2022。

4、结果与争论

4.1考察电流密度对吡嘧磺隆溶液降解的影响

用量筒精确     量取浓度为3.4991×10-5mol/L的吡嘧磺隆溶液50mL，再加入50mL蒸馏水于100mL烧杯中，用分析天平精确     称取硫酸钠0.16g，一起加于100mL烧杯中。调整电极板面积及极板间距1.0cm，pH为4.5，分别通入10，20，30，40，50，60mA/cm2的电流密度，在等隔时间内，测量242.50nm处的吸光度值。不同电流密度时吡嘧磺隆溶液的降解曲线见图1。

从图1可以看出，当废水浓度不变时，只转变电流密度，其他条件不变，随着电流密度的增加，降解速度也加快，但60mA/cm2时，烧杯明显被加热，电能不能全部用于电解溶液，而用于加热水，50mA/cm2和40mA/cm2降解速度相近，从降解反应的动力学曲线看，温度上升，有利于降解反应速度的提高。从电流效率和降解速度考虑，电流密度为50mA/cm2，即300mA的电流最好。

4.2考察pH值对吡嘧磺隆溶液降解的影响

在电解液100mL、电流密度50mA/cm2、1.6g/L硫酸钠电解质、极板间距1.0cm的条件下，吡嘧磺隆初始浓度C0为3.4991×10-5mol/L，调整pH值分别为2.0，4.0，4.5，5.5，8.0，在等隔时间内，测量242.50nm处的吸光度值。不同pH值时吡嘧磺隆溶液的降解曲线见图2。

从图2可以看出，吡嘧磺隆和中间产物在酸性溶液中降解，最终的有机物完全矿化，但电极在酸性溶液中腐蚀;在碱性溶液中有利于吡嘧磺隆的降解，但不利于中间产物的最终矿化。在本试验中，pH值为4.5的降解效果最好。

4.3考察硫酸钠投入量对吡嘧磺隆溶液降解的影响

在电解液100mL、电流密度50mA/cm2、体系pH值为4.5、极板间距1.0cm的条件下，吡嘧磺隆初始浓度C0为3.4991×10-5mol/L，用分析天平精确     称取硫酸钠电解质0.05，0.10，0.16，0.24，0.48g，通入300mA的电流，在等隔时间内，测量242.50nm处的吸光度值。不同硫酸钠投入量时吡嘧磺隆溶液的降解曲线见图3。

从图3可以看出，在硫酸钠投入量为0.16g和0.24g时降解速度较快，由于当硫酸钠投入量为0.16g时，支撑电解质相应削减，电流效率也降低，因此降解速度更快。当硫酸钠的投入量大就会有一部分别子占用了电解质在极板间的位置，使极板间的电解质削减，从而降低了电解的速度，所以硫酸钠投入量应选择适当的量。本试验采纳0.24g为最佳投入量。

4.4考察极板间距对吡嘧磺隆溶液降解的影响

用量筒量取浓度为3.4991×10-5mol/L的吡嘧磺隆溶液100mL，与用分析天平精确     称取的硫酸钠0.24g一起加入100mL烧杯中，体系pH值为4.5，调整极板间距分别为0.5，1.0，2.0cm，通入300mA的电流，在等隔时间内测量242.50nm处的吸光度值。不同极板间距时吡嘧磺隆溶液的降解曲线见图4。

从图4可以看出，极板间距在1.0cm时，降解速度最佳。由于假如极板间距过小，电解液就会集中在两板之间，从而降低了传质效率，影响电解速度;假如板间距过大，电解液在板之间的移动时间就会增加，使电解速度降低。在本试验中，极板的最佳距离为1.0cm。

4.5化学需氧量的测定——重铬酸钾法

取最优化条件下参比水样及0，40，70，100，300min的水样各10mL，放入锥形瓶中，依次加入硫酸汞溶液、重铬酸钾溶液和几颗防爆沸玻璃珠，摇匀。将锥形瓶连接到回流装置冷凝管下段，从冷凝管顶部缓慢加入15mL硫酸银—硫酸溶液，摇动加热2h。冷却后，加入3滴试亚铁灵指示剂溶液，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定。溶液的颜色是从黄色到蓝绿色到红棕色。记录硫酸亚铁铵的含量，计算COD浓度值及去除率，结果见表1。

从表1可以看出，随着反应时间的增加，COD去除率渐渐增加。当反应时间为300min时，电化学氧化法处理吡嘧磺隆废水的去除率最高，达到了约94%。

5、结论

电化学氧化法处理吡嘧磺隆废水能达到较好的处理效果，得到的最佳条件为电流密度为50mA/cm2、2.4g/L硫酸钠电解质、pH为4.5、极板间距1.0cm，阳极为Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2电极，阴极为铁电极。在最优化条件下降解时间越长，去除率越高，当降解300min时有机物降解非常完全，去除率达到94%，且COD值已降到4mg/L，试验证明用电解法去除水中的难降解有机物是有效可行的。

1、引言

随着社会进展，农药行业高浓度有机废水的排放总量渐渐增大，其废水具有毒性大、浓度高、难生物降解等特点，日益受到人们的关注。目前大部分水处理工艺对农业行业的高浓度有机废水处理达不到抱负效果，因此讨论出一种高效处理农药行业排放的高浓度有机废水的处理方法是业内领域非常关注的。吡嘧磺隆，商品名称是草威等，属于磺酰脲类高活性内吸选择性除草剂，用于防除杂草的农用药剂。电化学水处理技术是在特定的电化学反应器中，在外加电场的作用下，通过一系列设计好的化学反应、电化学过程或物理过程从废水中去除污染物的技术。催化氧化是对化学氧化和湿式空气氧化的一种改进，主要包括光催化氧化、均相催化氧化、非均相催化氧化等。利用电催化氧化特性处理有机废水，特殊是难于生物降解的长久性有机污染物，是当前世界水处理领域的讨论热点，本文讨论电化学氧化技术在生物降解除草剂处理中的应用，具有重要的理论意义和有用价值。

2、试验药品及仪器

2.1试验药品

(1)浓硫酸;(2)重铬酸钾;(3)硫酸银;(4)硫酸钠;(5)邻苯二甲酸氢钾;(6)混合磷酸盐;(7)四硼酸钠;(8)吡嘧磺隆(94.5%)。

2.2试验仪器

(1)DJS-292型恒电位仪;(2)TU-1900双光束紫外可见分光光度计;(3)pHS—2F型pH计;(4)TG328A光学读数分析天平;(5)79-1磁力加热搅拌器。

3、试验方法

3.1有机废水电催化氧化降解分析方法

电化学氧化法处理吡嘧磺隆废水试验以Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2为阳极、铁为阴极，在无隔膜电解槽中，将待测试废水溶液取100mL，以间歇方式逐个取样测定，并调整试验试剂用量等反应条件。

3.2化学需氧量的测定

在水样中加入已知量的重铬酸钾溶液，并在强酸介质下以银盐作催化剂，经沸腾回流后，以试亚铁灵为指示剂，用硫酸亚铁铵滴定水样中未被还原的重铬酸钾，由消耗的重铬酸钾的量计算出消耗氧的质量浓度，测定方法依据HJ828—2022。

4、结果与争论

4.1考察电流密度对吡嘧磺隆溶液降解的影响

用量筒精确     量取浓度为3.4991×10-5mol/L的吡嘧磺隆溶液50mL，再加入50mL蒸馏水于100mL烧杯中，用分析天平精确     称取硫酸钠0.16g，一起加于100mL烧杯中。调整电极板面积及极板间距1.0cm，pH为4.5，分别通入10，20，30，40，50，60mA/cm2的电流密度，在等隔时间内，测量242.50nm处的吸光度值。不同电流密度时吡嘧磺隆溶液的降解曲线见图1。

从图1可以看出，当废水浓度不变时，只转变电流密度，其他条件不变，随着电流密度的增加，降解速度也加快，但60mA/cm2时，烧杯明显被加热，电能不能全部用于电解溶液，而用于加热水，50mA/cm2和40mA/cm2降解速度相近，从降解反应的动力学曲线看，温度上升，有利于降解反应速度的提高。从电流效率和降解速度考虑，电流密度为50mA/cm2，即300mA的电流最好。

4.2考察pH值对吡嘧磺隆溶液降解的影响

在电解液100mL、电流密度50mA/cm2、1.6g/L硫酸钠电解质、极板间距1.0cm的条件下，吡嘧磺隆初始浓度C0为3.4991×10-5mol/L，调整pH值分别为2.0，4.0，4.5，5.5，8.0，在等隔时间内，测量242.50nm处的吸光度值。不同pH值时吡嘧磺隆溶液的降解曲线见图2。

从图2可以看出，吡嘧磺隆和中间产物在酸性溶液中降解，最终的有机物完全矿化，但电极在酸性溶液中腐蚀;在碱性溶液中有利于吡嘧磺隆的降解，但不利于中间产物的最终矿化。在本试验中，pH值为4.5的降解效果最好。

4.3考察硫酸钠投入量对吡嘧磺隆溶液降解的影响

在电解液100mL、电流密度50mA/cm2、体系pH值为4.5、极板间距1.0cm的条件下，吡嘧磺隆初始浓度C0为3.4991×10-5mol/L，用分析天平精确     称取硫酸钠电解质0.05，0.10，0.16，0.24，0.48g，通入300mA的电流，在等隔时间内，测量242.50nm处的吸光度值。不同硫酸钠投入量时吡嘧磺隆溶液的降解曲线见图3。

从图3可以看出，在硫酸钠投入量为0.16g和0.24g时降解速度较快，由于当硫酸钠投入量为0.16g时，支撑电解质相应削减，电流效率也降低，因此降解速度更快。当硫酸钠的投入量大就会有一部分别子占用了电解质在极板间的位置，使极板间的电解质削减，从而降低了电解的速度，所以硫酸钠投入量应选择适当的量。本试验采纳0.24g为最佳投入量。

4.4考察极板间距对吡嘧磺隆溶液降解的影响

用量筒量取浓度为3.4991×10-5mol/L的吡嘧磺隆溶液100mL，与用分析天平精确     称取的硫酸钠0.24g一起加入100mL烧杯中，体系pH值为4.5，调整极板间距分别为0.5，1.0，2.0cm，通入300mA的电流，在等隔时间内测量242.50nm处的吸光度值。不同极板间距时吡嘧磺隆溶液的降解曲线见图4。

从图4可以看出，极板间距在1.0cm时，降解速度最佳。由于假如极板间距过小，电解液就会集中在两板之间，从而降低了传质效率，影响电解速度;假如板间距过大，电解液在板之间的移动时间就会增加，使电解速度降低。在本试验中，极板的最佳距离为1.0cm。

4.5化学需氧量的测定——重铬酸钾法

取最优化条件下参比水样及0，40，70，100，300min的水样各10mL，放入锥形瓶中，依次加入硫酸汞溶液、重铬酸钾溶液和几颗防爆沸玻璃珠，摇匀。将锥形瓶连接到回流装置冷凝管下段，从冷凝管顶部缓慢加入15mL硫酸银—硫酸溶液，摇动加热2h。冷却后，加入3滴试亚铁灵指示剂溶液，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定。溶液的颜色是从黄色到蓝绿色到红棕色。记录硫酸亚铁铵的含量，计算COD浓度值及去除率，结果见表1。

从表1可以看出，随着反应时间的增加，COD去除率