內(nèi)電解法處理染料廢水實(shí)驗(yàn)研究

周洵平 龐維福 徐曉莉

（1重慶遠(yuǎn)達(dá)水務(wù)有限公司 重慶 400060 2瀘州市龍馬潭區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站 四川瀘州 646100）

內(nèi)電解法處理染料廢水實(shí)驗(yàn)研究

周洵平1龐維福2徐曉莉2

（1重慶遠(yuǎn)達(dá)水務(wù)有限公司 重慶 400060 2瀘州市龍馬潭區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站 四川瀘州 646100）

染料廢水因其成分復(fù)雜，較難處理，在環(huán)保產(chǎn)業(yè)中成為污染源的重點(diǎn)。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了Fe/Cu內(nèi)電解法處理染料廢水時(shí)pH和Fe、Cu質(zhì)量比對(duì)處理效果的影響。

染料廢水；Fe/Cu內(nèi)電解法；環(huán)保產(chǎn)業(yè)；節(jié)能效果

印染行業(yè)排放的廢水成分復(fù)雜,色度和化學(xué)需氧量很高,印染廢水是較難處理的工業(yè)廢水。當(dāng)前中國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)正逐漸調(diào)整,一些規(guī)模相對(duì)小、污染較嚴(yán)重的染料生產(chǎn)企業(yè)將逐漸被取締和替代。很多印染加工企業(yè)采用落后工藝，在加工過(guò)程產(chǎn)生的印染廢水未經(jīng)處理就直接排放，對(duì)周?chē)h(huán)境造成了較大危害。印染行業(yè)污水處理借助我國(guó)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)已成為全社會(huì)的共識(shí)[1]。

1 染料廢水

1.1 染料廢水的來(lái)源

印染行業(yè)染料生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜，產(chǎn)生的廢棄物較多,在染料加工的磺化、硝化、重氮化、氧化還原以及酸(鹽)析等很多工藝過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生固體廢氣物、廢水和廢氣。印染廢水主要來(lái)自產(chǎn)品結(jié)晶后的母液、加工生產(chǎn)流失的染料、部分生產(chǎn)階段的清洗污水、生產(chǎn)器皿清洗和沖洗廠房或設(shè)備產(chǎn)生的廢水等[2]。

1.2 染料廢水的特點(diǎn)

中國(guó)印染工業(yè)生產(chǎn)工藝很多是間斷式操作,染料產(chǎn)品數(shù)量多、產(chǎn)品產(chǎn)量小,廢水不連續(xù)排放的特點(diǎn),廢水水質(zhì)變化大,污水色度高，而且化學(xué)需氧量高且成分復(fù)雜，可生化性較差，無(wú)機(jī)鹽含量高，生物毒性大等。

1.3 染料廢水的危害

染料廢水含有大量的無(wú)機(jī)重金屬離子如鐵、鈷、鎳、銅、鉻、鎘、砷、鉛等排入水體中，這些重金屬離子對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)有很大的危害。重金屬除了危害水生態(tài)系統(tǒng)還可能危害到生物體，由于生物圈的物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)移，重金屬隨之遷移。重金屬可以通過(guò)水循環(huán)或表面接觸危害人體，有的重金屬通過(guò)食物鏈間接地危害人身健康,如水俁病、痛痛病等,受重金屬污染重者還可能會(huì)引起死亡[3]。

2 處理染料廢水的方法

印染廢水排放總量越來(lái)越大，由于印染行業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越高，印染廢水的處理難度將越來(lái)越大,因此需要開(kāi)展成本低、高去除率的廢水處理技術(shù)。電化學(xué)技術(shù)是近年來(lái)處理化工廢水應(yīng)用最多，而且處理難度最低的方法。其中應(yīng)用最廣泛的是電化學(xué)法，這種方法應(yīng)用范圍廣、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)成本低及處理效果明顯,除了染料廢水外還應(yīng)用于很多種工業(yè)廢水處理領(lǐng)域。

3 Fe/Cu內(nèi)電解法

3.1 實(shí)驗(yàn)原理

鐵/銅內(nèi)電解法實(shí)驗(yàn)原理是利用兩種金屬的化學(xué)電位不同，在以印染廢水為電解質(zhì)的環(huán)境中組成很多原電池，銅作為催化劑，發(fā)生氧化還原化學(xué)反應(yīng)，對(duì)印染廢水起到氧化分解的作用，同時(shí)金屬離子可以吸附和絮凝去除污染物。而內(nèi)電解反應(yīng)中主要降解污染物的是新生態(tài)的鐵離子和還原氫。

3.2 實(shí)驗(yàn)試劑

本實(shí)驗(yàn)所用水樣為青島某染料廠的混合染料廢水,主要試劑見(jiàn)表1。

表1 主要實(shí)驗(yàn)試劑

3.3 實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)采用鐵屑和銅粉作為實(shí)驗(yàn)原材料。鐵屑篩選后粒徑控制在0.3到0.5厘米之間。為消除鐵屑和銅粉這兩種材料對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前要進(jìn)行相應(yīng)的處理；鑄鐵屑用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的熱堿水浸泡0.5h去除表面油漬,取出后用蒸餾水清洗，再用2%的稀鹽酸浸泡0.5h，以去除鐵屑表面的鐵銹,露出新鮮表面,再用蒸餾水沖洗干凈,備用。本實(shí)驗(yàn)采用靜態(tài)燒杯實(shí)驗(yàn)。將實(shí)驗(yàn)材料在燒杯中按比例充分混合,倒入染料廢水，鐵屑與銅粉與染料廢水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

3.4.1 pH的影響

取水樣各500mL,分別調(diào)節(jié)pH至2,3,4,5,6，將鐵屑與銅粉倒入燒杯中,經(jīng)過(guò)半小時(shí)的反應(yīng)時(shí)間。然后取出樣品，用環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備檢測(cè)化學(xué)需氧量和色度兩相指標(biāo)。pH對(duì)內(nèi)電解處理效果的影響圖1所示

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在pH=3時(shí),色度的去除率達(dá)到70%，而化學(xué)需氧量的去除率也可以達(dá)到55%，在Ph=3時(shí)這兩種污染物的去除率最高,pH值過(guò)低或過(guò)高均會(huì)影響二者的去除率。

3.4.2 鐵銅質(zhì)量比的影響

分別按照鐵和銅的質(zhì)量比為8:1,16:1,20:1,24:1,30:1,35:1,50:1倒入燒杯。取等量水樣,調(diào)節(jié)pH=3,將印染廢水倒入燒杯中至稍低于鐵屑表面,經(jīng)過(guò)1時(shí)的反應(yīng)，檢測(cè)兩種物質(zhì)的去除率。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出色度的去除率隨鐵銅質(zhì)量比增大而增大,化學(xué)需氧量的去除率隨鐵銅質(zhì)量比呈現(xiàn)拋物線趨勢(shì),當(dāng)鐵銅質(zhì)量比為30:1時(shí)色度和化學(xué)需氧量的去除率均為最大值75.6%和58.2%,與不使用催化劑的相比,去除率分別提高9.1%和15.7%。

圖1 pH對(duì)色度和COD去除率影響

4 節(jié)能效果對(duì)比

圖2 鐵銅質(zhì)量比對(duì)去除率的影響

染料廢水的電化學(xué)法與電絮凝方法相比，反應(yīng)時(shí)間短，而且不需要消耗電能,操作維護(hù)方法更為簡(jiǎn)便。在pH=3,反應(yīng)時(shí)間為0.5h,鐵銅質(zhì)量比為30:1條件下,染料廢水的去除率最高，鐵/銅電解法對(duì)色度的去除率可以達(dá)到70%以上,化學(xué)需氧量的去除率可達(dá)到60%左右。

[1]姜佩.染料廢水處理技術(shù)研究.中國(guó)海洋大學(xué).2012(04).

[2]陳躍.染料廢水處理技術(shù)及研究趨勢(shì).黃石理工學(xué)院學(xué)報(bào).2011(02).

[3]丁紹蘭,李鄭坤,王睿.染料廢水處理技術(shù)綜述.水資源保護(hù).2010(05).

周洵平（1975-），男，漢族，碩士研究生，高級(jí)工程師，主要從事水污染防治技術(shù)方面研究。