微电解工艺处理sdbs废水的研究

微电解工艺处理sdbs废水的研究

0合成洗涤剂生产原理及微电解工艺随着工业和家庭对清洁材料的需求增加，洗衣粉废水的排放量和环境的损害也在增加。目前使用的合成洗涤剂多属阴离子表面活性剂型,以直链烷基苯磺酸钠(LinearAlkylbenzeneSulfonates,LAS)为主,其产量约占合成洗涤剂总产量90%左右微电解是近二十年来发展的一项新技术,该工艺由于处理效果好、成本低廉、使用寿命长、操作维护方便、占地面积小而被广泛应用1实验部分1.1金属或金属电极微电解工艺是基于金属材料(铁、铝等)的腐蚀电化学原理,将两种具有不同电极电位的金属或金属与非金属直接接触在一起,浸泡在传导性的电解质溶液中,发生电池效应而形成无数微小的腐蚀原电池(包括宏观电池与微观电池)从而达到处理废水的作用。1.2实验部分1.2.1微电解池的制备以废铁屑为阳极,活性碳为阴极,将二者混合均匀后装入反应柱内构成微电解池。柱上端设进水管,下端设出水管,底端设曝气头。反应过程中通过调节进水的流速来控制停留时间,如图1所示。1.2.2sdbs-ro工艺1)用碱液浸泡Fe并微加热除油,然后用5%的稀盐酸浸泡去除表面氧化物,再用清水冲洗干净。2)分别取上述已清洗干净的Fe和焦炭混合均匀,后投加于内置有曝气头的1.5L的柱形塑料瓶内,有效容积为0.5L。3)取已配制好所需浓度的SDBS溶液,采用盐酸或NaOH调节pH值至所需范围。通过高位槽,含SDBS废水自上而下通过微电解反应器,同时打开曝气阀。反复润洗填料多次以排除炭的吸附干扰问题。4)通过控制流速来调节停留时间,后取样。5)取反应后的水样于500mL烧杯中(如需要,投加Ca(OH)1.2.3工配制废水中sdbs溶液的配制由于工业废水的不稳定性,水样采用人工配制的模拟废水,按照要求配制好所需浓度的SDBS溶液作为处理对象。水样中SDBS的测定:采用阻抑褪色光度法2sdbs的影响因素分析2.1最佳配比的确定虽然体积比和质量比在一定程度上反映了铁和炭接触的程度,但实际中大部分应用的是铁屑或工程废料,仅仅质量或体积比并不能给工程上的应用提供实际的参考。同时,对不同水质,最佳铁炭比也不相同。但由于试验条件限制,本实验通过堆积密度来对选取的铁屑和活性炭颗粒表征。其中活性炭的粒径在2~3mm,其堆积密度为0.847g/cm2.2ph值对sdbs的去除的影响为了研究pH对SDBS去除率的影响,配制了浓度为10000mg/L的不同pH值的SDBS溶液,比较各自在曝气、空床停留时间(Emptybedcontacttime,BECT)为2h、铁炭填料总体积为500mL条件下出水的pH和SDBS的去除情况。2.2.1ph值对sdbs处理效果的影响原水pH值对SDBS去除率的影响如图2所示。从图2可以看出:原水pH从3~11,其对应出水的SDBS去除效率是高→低→高→低→高的趋势,在进水pH为7时SDBS的去除效果最好。造成这种结果的原因是SDBS被降解时阴极和阳极反应机理的不同。微电解进行中阳极发生氧化反应和析氧反应,溶液中pH值的降低将会抑制析氧反应发生;同时,根据氧化还原电位,在阴极上产生的H2.2.2微电解反应前后ph值的变化不同水样反应后出水pH值的变化如图3所示。通过测定出水的pH值(如图3)发现:原水为酸性的反应后pH普遍升高,原水为碱性的反应后pH值普遍下降,最终pH均保持在5~7,这说明微电解反应整体上使进水pH值趋向于中性。这在实际应用中直接节省了调节pH所需的药剂费用。由于一般工业洗涤剂废水pH偏酸性,调节pH至中性需要消耗大量的碱,在今后试验中我们直接模拟常规工业洗涤水,以进水pH为3进行研究。2.3sdbs的去除效果为了考察不同进水浓度对SDBS的去除效率的影响,配制了不同浓度的SDBS溶液,在pH为3,空床停留时间为2h、铁炭填料体积为500mL、曝气条件下进行微电解反应,分析其原水浓度与SDBS的去除效果,如图4和5所示。2.3.1sdbs去除率原水浓度对SDBS去除效果的影响如图4所示。从图4可以看出:SDBS去除率先升高后降低且在500mg/L附近出现峰值。当SDBS的初始浓度从50mg/L逐渐上升到500mg/L时,SDBS去除率呈上升趋势,这是因为有机分子在相对高的浓度推动下更易向电极表面扩散。后来随着浓度的逐渐增加,在相同的电解条件下,SDBS去除率呈下降趋势。造成这种现象的原因是当SDBS初始浓度较高时,反应过程中生成的中间产物的氧化反应有可能与SDBS的氧化反应成为竞争反应,即电极反应以中间产物氧化为主。2.3.2sdbs的绝对去除量随原水浓度的变化通过数据分析得出微电解对SDBS的处理能力与原水浓度的相互关系如图5所示。虽然去除率随着SDBS浓度的升高并非一致增大,但通过研究结果(图5)可以发现:其绝对去除量随着进水浓度的增加逐渐上升。这表明微电解反应在固定填料体积的条件下,其处理能力与原水浓度成线性递增的关系。随着原水浓度的升高,其总去处量也逐渐增大,在原水SDBS浓度为15000mg/L时,SDBS去除量可达到5000~6000mg/L,而在此之后微电解对SDBS的去除量还有上升的趋势。由此,可以对微电解的处理能力进行专门的研究,以便使填料利用率达到最大。2.3.3不同投加石灰效果对sdbs的去除效果为了沉淀水中产生的铁离子,对出水投加10%的石灰调pH值至8~10,搅拌均匀后待产生的黄绿色絮体沉淀后,取上清液测定其SDBS浓度,同时与水样直接投加石灰、单纯微电解进行比较,其结果见图6。从图6可以看出:与单纯投加石灰、微电解相比,微电解出水投加石灰后对SDBS的去除率明显提高。尽管原水直接投加石灰对SDBS的去除也有一定的效果,但整体上效果较差,并且试验发现其静沉时间至少需要12h,12h后水样大部分依然是白色混浊,只有上端1/10部分呈清液,因此在实际工程中不宜直接采用石灰对含表面活性剂废水进行沉淀。而处理过的水样加入石灰后产生大量黄绿色絮体,这说明是微电解已经对出水样起到了氧化还原和絮凝作用,并且投加石灰后SDBS去除率明显提高,尤其对于那些SDBS去除率相对低的出水,经石灰中和沉淀后去除率提高的更为明显。因此在微电解的出水中投加石灰是一种直接有效的处理方案。2.4投加石灰的影响在填料体积为500mL,原进水SDBS浓度为500mg/L的条件下,分别对其进行曝气和无曝气试验,取样后出水投加石灰后取上清液测定其结果如图8所示。从整体上看,在投加石灰后有曝气时SDBS的去除率比在无曝气的情况下去除率要高。这是因为在微电解对SDBS的降解过程中,首先为有机分子在浓度差的推动下向电极表面扩散的过程,即液相传质过程;其次是有机分子在电极表面滞留层的传质过程;最后是有机分子在电极内部空隙中的传质过程。扩散条件的改善对这前两个步骤的传质速度会产生影响。微电解过程中,通过给反应器通空气不仅强化了废水的传质过程,同时使反应器从外界获得更多的溶解氧,使体系更有利于H2.5反应时间对sdbs的去除效果试验调节废水在微电解柱中的空床停留时间分别为5,15,30,60,120min,同时保证其他实验条件相同(填料体积为500mL,进水SDBS浓度为500mg/L,pH值为3,曝气)的情况下,考察了反应时间对有机物去除的关系如图9所示。从图9可以看出:随着时间的延长,单纯微电解出水SDBS去除率先增加后增势逐渐减慢。尤其是1h后曲线斜率变小,说明SDBS的去除率开始增加缓慢。这是因为初始的一段时间内,体系中SDBS的浓度比较高,能够快速扩散到电极表面并且发生反应,随着反应的逐渐进行体系中的大部分SDBS的结构已经被破坏,单位时间内扩散到电极表面的SDBS量减少,所以曲线趋于平缓。尽管反应时间越长处理效果越好,但反应时间过长,反应器的体积将会增大,增加工程投资。而投加石灰中和沉淀后,整体去除效率均保持在80%~90%,这说明空床停留时间为5min时的微电解已经使原水中难被混凝沉淀的有机物转变为容易沉淀的物质,从而达到较好的去除效果。3sdbs的降解机理表面活性剂在工农业生产的各个领域和人民生活中具有相当重要的价值,但其主要成分SDBS对环境造成了严重的污染,且不易被降解,严重危害了自然界的和谐统一。本文主要以十二烷基苯磺酸钠为研究对象,对微电解处理含SDBS废水进行了研究,并对其降解机理进行了推断,得出以下结论:1)微电解工艺对原水的pH值具有一定的调节作用,不同pH值的原水经微电解处理后出水pH值均向偏中性转化,其中在原水pH值为中性时处理效果最好。2)原水浓度从50mg/L升高到10000mg/L时,SDBS去除率