電解法處理高濃度有機磷農(nóng)藥廢水COD去除率的影響研究

陳斌曾桂華(.北京盈和瑞環(huán)保工程有限公司,北京00000；.長沙環(huán)境保護職業(yè)技術(shù)學院,湖南 長沙 40000)

電解法處理高濃度有機磷農(nóng)藥廢水COD去除率的影響研究

陳斌1曾桂華2(1.北京盈和瑞環(huán)保工程有限公司,北京100000；2.長沙環(huán)境保護職業(yè)技術(shù)學院,湖南 長沙 410000)

采用惰性石墨電極片作為電極對高濃度有機磷農(nóng)藥廢水進行電解實驗，通過單因素實驗研究電極數(shù)量、電解時間和催化劑Fe2+用量對高濃度有機磷農(nóng)藥廢水COD去除率的影響，以確定最佳工藝條件。結(jié)果表明：電解處理高濃度有機磷農(nóng)藥廢水適宜的反應(yīng)時間在80～100min，在相同的電流強度下，增加電極數(shù)目，有利于COD的去除和縮短電解時間；H2O2與Fe2+的最佳摩爾比為10:1，此時COD的去除率最高可達45%。

電解法;有機磷農(nóng)藥廢水; COD

電解法是一種較為成熟的廢水處理方法，是在通入直流電的條件下，利用電極上發(fā)生的氧化還原反應(yīng)而改變污染物性質(zhì)或生成其它無害物質(zhì)，從而去除污染物的方法。電解法廣泛應(yīng)用于處理電鍍廢水、印染廢水、制藥廢水、制革廢水、造紙黑液及其它高濃度有機廢水的處理。該法處理廢水具有很多優(yōu)點，且可實現(xiàn)高度的設(shè)備化，設(shè)計裝置緊湊、占地面積小、一次投入較少，易于實現(xiàn)自動化控制。

有機磷農(nóng)藥通常是指磷酸酯或硫代磷酸酯類有機化合物，具有種類多、藥效高、用途廣、易分解等特點，近年來已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用最廣泛的一類農(nóng)藥。有機磷農(nóng)藥生產(chǎn)過程中排放的廢水不僅量大，而且化學需氧量(COD)含量極高，可達數(shù)萬毫克/升。由于其毒性大、成分復(fù)雜，因此在排放前必須經(jīng)過有效的處理過程。

本研究以湖南某農(nóng)藥廠有機磷農(nóng)藥生產(chǎn)車間廢水為研究對象，通過單因素實驗研究電極數(shù)量、電解時間和催化劑Fe2+用量對高濃度有機磷農(nóng)藥廢水COD去除率的影響，以確定最佳工藝條件。

1 實驗部分

1.1 實驗材料與試劑

直流電源、石墨片電極、WXJ-Ⅲ微波消解裝置、酸式滴定管、NaOH、pH計/試紙、30%雙氧水、硫酸亞鐵、重鉻酸鉀、硫酸亞鐵銨、硫酸銀、硫酸汞、鄰菲羅啉、98%濃硫酸。

1.2 實驗廢水

本實驗所采用的水樣為湖南某農(nóng)藥廠的生產(chǎn)車間廢水，該農(nóng)藥廠主要生產(chǎn)樂果、氧化樂果、甲基對硫磷(甲基1605)、敵敵畏、除草劑、甲基嘧啶磷等，其主要成份是磷酸酯類化合物。所采廢水水樣pH值為9.45，COD為81320mg/L。

1.3 分析方法

COD測定采用微波消解重鉻酸鉀滴定法進行測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 電極數(shù)量、電解時間對COD去除率的影響

以惰性石墨片為陰陽電極，平行成對放置于電解液中，在固定電解液pH=4、電流強度=1.5A、電解時間為60min、單片電極單面面積S=15cm2、每相鄰兩片電極間距d=2.0cm，30%的H2O2和FeSO4·7H2O的加入量分別設(shè)計為4.0mL和0.2g每100ml廢水等參數(shù)不變的條件下，改變電極的數(shù)量進行實驗，電極的數(shù)量分別設(shè)計為：2、4、6、8塊，電極為陰陽相間排列。實驗結(jié)果見圖1和圖2。

從圖1可見，隨著電極數(shù)量的增加，廢水的COD去除率逐漸增加。當只用2塊電極時，COD去除率為41.10%，當電極數(shù)量增加到8塊，COD去除率達到了74.26%，增效明顯。從圖2可以看出，在電解時間為100min左右，COD去除率達到最大值。廢水電解氧化降解大致分為三個階段：0～20min為第一階段，易氧化降解的小分子有機物降解，降解速度較快，COD去除速率較快；20～60min為第二階段，部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大分子或環(huán)類有機物斷裂為小分子，COD去除速率變緩，在30～60min，COD變化不大；60～100min為第三階段，大分子或環(huán)類有機物斷裂為小分子后的進一步降解。隨后隨著電解時間的延長，COD的去除率在60%左右波動并有不增反而有少量下降的趨勢。從整個電解過程看，綜合COD去除率和能耗，電解時間應(yīng)控制在80～100min。在相同的電流強度下，增加電極數(shù)目，有利于COD的去除和縮短電解時間。

圖1 電極數(shù)量對COD去除率的影響圖

圖2 不同電解時間下電解液的COD去除率變化圖

2.2 催化劑Fe2+用量對COD去除率的影響

以兩片石墨片為陰陽電極，平行成對放置于電解液中，在固定電解液pH=4、電流強度=1.5A、電解時間為60min、電極面積S=15cm2、電極間距d=2.0cm，30%的H2O2加入量分別設(shè)計為4.0mL每100ml廢水等參數(shù)不變的條件下，改變催化劑Fe2+用量進行電解氧化實驗，F(xiàn)e2+以FeSO4·7H2O的形式加入，加入量分別設(shè)計為：0.05g、0.10g、0.25g、0.5g、1.0g 、1.25g。實驗結(jié)果見圖3。

從圖3可見，在雙氧水用量保持不變的條件下，隨著FeSO4·7H2O用量的增加，在0.05～0.5g范圍內(nèi)，COD的去除率在40%上下波動，變化不大，進一步增大FeSO4·7H2O用量，當FeSO4·7H2O用量為1.0g，即H2O2與Fe2+的摩爾比約為10:1，COD的去除率增加到45.96%；此外，根據(jù)實驗現(xiàn)象，隨著FeSO4·7H2O用量的增加，電解液中產(chǎn)生的沉淀量也逐漸增加，會增大溶液中的電阻，減低電流效率。因此進一步增大FeSO4·7H2O用量，COD的去除率增加的量不大，而且會造成藥劑成本的上升和電流效率的下降，因此H2O2與Fe2+的摩爾比保持為10:1左右即可。

圖3 FeSO4·7H2O用量對COD去除率的影響圖

3 結(jié)語

通過采用惰性石墨電極片作為電極對高濃度有機磷農(nóng)藥廢水進行電解，實驗結(jié)果表明：在相同的電流強度下，增加電極數(shù)目，有利于COD的去除和縮短電解時間；當電解時間控制在80～100min，H2O2與Fe2+的摩爾比保持為10:1左右時是最佳的電解條件。

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陳斌(1979- )，男，湖南衡東人，大學本科，工程師，主要從事廢水處理工程的設(shè)計與研究，副教授、高級工程師，從事環(huán)境污染治理、環(huán)境監(jiān)測與評價研究。