Mo摻雜Ti／Sb－SnO2電極處理含油廢水的實(shí)驗(yàn)研究

葛偉青，劉艷娟，郝玉翠，郝 斌

（唐山學(xué)院 環(huán)境與化學(xué)工程系，河北 唐山063000）

電化學(xué)水處理技術(shù)較之傳統(tǒng)的處理工藝，具有占地面積小、處理過(guò)程清潔、易于和其他處理工藝結(jié)合使用等優(yōu)點(diǎn)而受到人們的廣泛關(guān)注，被稱為“環(huán)境友好”技術(shù)［1］，它對(duì)于難生物降解的有機(jī)物以及對(duì)人體危害很大的有機(jī)物都有很好的去除效果。影響電化學(xué)處理效果和能耗的主要因素之一是電極材料，因此，多年來(lái)，人們一直在探索新型的復(fù)合氧化物涂層電極［2］，優(yōu)良的復(fù)合氧化物涂層電極不僅可以延長(zhǎng)電極壽命、降低電極成本，而且能夠提高污水處理效果。例如，L．C．Chiang［3］采用PbO／Ti作為電極處理焦化廢水，結(jié)果表明，電解2 h后廢水的COD去除率為89．5%；張清松等［4］研究得出與Pt和PbO2陽(yáng)極比較，鈦基SnO2電極是電化學(xué)氧化處理廢水中難生物降解有機(jī)污染物的高效材料；Ch．Comninellis等［5］研究表明SnO2－Sb2O5／Ti電極對(duì)有機(jī)物降解具有較高的效率，而且它具備良好的導(dǎo)電性能以及十分穩(wěn)定的化學(xué)、電化學(xué)性能。本實(shí)驗(yàn)通過(guò) Mo摻雜Ti／Sb－SnO2電極處理含油污水，來(lái)確定最佳工作條件，考察實(shí)驗(yàn)效果。

1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器

1．1 水質(zhì)來(lái)源

實(shí)驗(yàn)用水取自唐山市某齒輪廠調(diào)節(jié)池的含油廢水，其具體水質(zhì)情況如表1所示。

表1 進(jìn)水水質(zhì)

1．2 電極材料及實(shí)驗(yàn)儀器

自制Sn∶Sb∶Mo＝100∶10∶4的Mo摻雜Ti／Sb－SnO2電極。

GDYS－101SZ2型濁度測(cè)定儀，PHS－3C型精密p H計(jì)。

2 實(shí)驗(yàn)

為使溶液中反應(yīng)較均勻，初步設(shè)定極板間距為1．5 cm。溶液p H值設(shè)定為原水的p H值6．5，電解時(shí)間為1 h。

2．1 電流密度確定

在電解時(shí)間為1 h，p H值為6．5，極板間距為1．5 cm的條件下用Sn∶Sb∶Mo＝100∶10∶4時(shí)制備的Mo摻雜Ti／Sb－SnO2電極處理含油廢水，改變反應(yīng)過(guò)程中的電流密度依次為5 m A／cm2，10 m A／cm2，15 m A／cm2，20 m A／cm2，確定最佳的電流密度。在各電流密度下廢水處理效果見圖1。

圖1 不同電流密度下廢水處理效果

由圖1可知，隨著電流密度的升高，廢水COD和濁度的去除率都隨之上升，但隨著電流密度的升高其上升的速率越來(lái)越小。當(dāng)電流密度接近20 m A／cm2時(shí)二者去除率上升的幅度均很小。再考慮到繼續(xù)增大電流會(huì)在很大程度上提高能耗，同時(shí)由于未能找到提供大的穩(wěn)定電流的實(shí)驗(yàn)裝置，綜合考慮，本實(shí)驗(yàn)反應(yīng)過(guò)程中采用電流密度為20 m A／cm2。

2．2 電解時(shí)間確定

在電流密度為20 m A／cm2的基礎(chǔ)上，控制極板間距為1．5cm，p H 值為6．5，依次改變電解時(shí)間為15 min，30 min，45 min，60 min，90 min，120 min，研究電解時(shí)間對(duì)電極處理廢水效果的影響。由以上各降解時(shí)間下廢水COD和濁度的去除率可知，電解時(shí)間為45 min到60 min之間時(shí)電極對(duì)廢水的處理效果最佳，因此，為進(jìn)一步優(yōu)化出最適宜的電解時(shí)間，又以電解時(shí)間為50 min，55 min分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。不同電解時(shí)間電極處理廢水的效果見圖2。

圖2 不同電解時(shí)間廢水處理效果

由圖2可以看出，隨電解時(shí)間延長(zhǎng)，廢水濁度的去除率一直處于上升狀態(tài)，而COD的去除率在50 min時(shí)達(dá)到最高值60．2%，此時(shí)濁度的去除率達(dá)到83．0%，若繼續(xù)電解，COD的去除效果反而下降，因此，電解時(shí)間增長(zhǎng)處理效果不一定會(huì)更好，故確定電解時(shí)間為50 min。

2．3 極板間距確定

在電流密度為20 m A／cm2，電解時(shí)間為50 min，p H值為6．5時(shí)，研究極板間距對(duì)電極處理廢水效果的影響。不同極板間距下電極廢水處理效果如圖3所示。

由圖3可知，隨著極板間距的增大，廢水COD和濁度的去除率先升高后降低，在極板間距為1．5 cm時(shí)去除率最高，處理效果最好。

圖3 不同極板間距下廢水處理效果

2．4 p H值確定

在上述工作條件都確定的情況下，研究p H值對(duì)電極處理廢水效果的影響。不同p H值下電極廢水處理效果情況見圖4。分析圖4可知，COD在中性及偏酸性條件下處理效果較好，本實(shí)驗(yàn)選擇在偏酸性的條件下進(jìn)行，即不調(diào)節(jié)原水的p H值（p H＝6．5）。

圖4 不同p H值下廢水處理效果

3 結(jié)論

采用自制的 Mo摻雜Ti／Sb－SnO2電極，對(duì)唐山市某齒輪廠的含油廢水進(jìn)行處理，在電流密度為20 mA／cm2，電解時(shí)間為50 min，極板間距為1．5 cm，p H值為6．5的工作條件下，處理效果好，COD去除率為59．7%，濁度的去除率為87．0%。

［1］ 馮玉杰，李曉巖，尤宏，等．電化學(xué)技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002：10－15．

［2］ 楊雅雯，王守偉，趙燕，等．稀土Ce摻雜SnSb復(fù)合涂層電極的實(shí)驗(yàn)研究［J］．環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2008，2（3）：370－373．

［3］ Chiang L C，Chang J E，Chin T．Electro－chemical oxidation process for the treatment of coking plant wastewater［J］．Environ．Sei．Health，1995，30（4）：753－771．

［4］ 張清松，吳輝煌．苯酚在熱氧化法制備SnO2／Ti電極上的電氧化研究［J］．電化學(xué)，1999，5（4）：112－116．

［5］ Comminellis Ch．Preparation of SnO2－Sb2O5films by the spray pyrolysis technique［J］．Appl Electrochem，1996，26（1）：83－89．