直接黃R 染料廢水的電解脫色研究

劉棟 付忠田 王允妹 祁國恕 陶冶

（1營口開發(fā)區(qū)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站 遼寧營口 115007 2東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院 遼寧沈陽 110004 3沈陽環(huán)境科學(xué)研究院 遼寧沈陽 110016 4遼寧省污水處理管控中心 遼寧省沈陽 110161）

直接黃R 染料廢水的電解脫色研究

劉棟1付忠田2王允妹3祁國恕3陶冶4

（1營口開發(fā)區(qū)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站 遼寧營口 115007 2東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院 遼寧沈陽 110004 3沈陽環(huán)境科學(xué)研究院 遼寧沈陽 110016 4遼寧省污水處理管控中心 遼寧省沈陽 110161）

染料在生產(chǎn)環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生大量廢水，且色度高、成分復(fù)雜、可生化降解性差，是水處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文采用電凝聚法對直接黃R染料模擬廢水進(jìn)行處理，考察不同因素對直接染料模擬廢水脫色的影響，確定了采用該方法處理直接黃R染料廢水的最佳參數(shù)，并對反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行簡單分析，具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

燃料廢水；電解脫色；直接黃R染料

引言

染料生產(chǎn)過程中會(huì)有大量廢水產(chǎn)生，因其具有色度高、成分復(fù)雜、可生化降解性差等特點(diǎn)，一直是水處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前，學(xué)者們對印染廢水的處理方法進(jìn)行了大量的研究[1-2]，其中電凝聚法具有工藝簡單、占地面積少、設(shè)備易于維護(hù)、不需要添加額外處理藥劑、污泥量少等優(yōu)點(diǎn)，在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛[3-4]。本研究采用電凝聚法對直接黃R染料模擬廢水進(jìn)行處理，考察不同因素對直接染料模擬廢水脫色的影響，確定了采用該方法處理直接黃R染料廢水的最佳參數(shù)并對反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了簡單分析。

1 處理對象與研究過程

1.1 模擬染料廢水的配置

染料模擬廢水均用蒸餾水配制，準(zhǔn)確稱取一定量直接黃R染料粉末，溶于蒸餾水中，定容，并根據(jù)需要調(diào)整初始pH值，然后加入Na2SO4作為支持電解質(zhì)。

1.2 最大吸收波長的確定

配制250mg/L的直接黃R染料模擬廢水，用紫外-可見光分光光度計(jì)進(jìn)行全波長掃描，來確定該模擬廢水最大吸收波長，結(jié)果如圖1.1所示，由圖可知，直接黃R染料的最大吸收波長為416 nm。

圖1 .1 直接黃R染料模擬廢水的紫外-可見光全波掃描結(jié)果

1.3 實(shí)驗(yàn)裝置與過程

1.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置由直流穩(wěn)壓電源、電解槽和電磁攪拌裝置等組成。有機(jī)玻璃柱狀電解槽的直徑是80 mm，有效容積約400 mL；裝置如圖1.2所示；鐵和不銹鋼電極板置于電解槽中央，兩極板間距約16 mm。

圖1 .2 實(shí)驗(yàn)裝置

1.3.2 電極材料的處理

實(shí)驗(yàn)過程中分別采用鐵板和不銹鋼板作為陽極和陰極，電極長60mm，寬40mm，厚2mm。電極使用前分別用粗細(xì)砂紙打磨，并分別用氫氧化鈉和稀硫酸清洗，之后再用去離子水清洗干凈，晾干，待用。

1.4 脫色率的計(jì)算

在染料的最大吸收波長處分別測定其脫色降解反應(yīng)前后染料溶液的吸光度，染料脫色去除率依據(jù)以下公式計(jì)算：

DPN的臨床診治近年來少有突破，因此，其發(fā)病機(jī)制一直是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。對DPN患者大腦局部神經(jīng)元活動(dòng)的研究，有利于進(jìn)一步探索特定腦區(qū)在DPN發(fā)病機(jī)制中的作用，為DPN的治療提供新機(jī)遇。本研究運(yùn)用rs-fMRI技術(shù)及ReHo算法發(fā)現(xiàn)DPN患者存在多個(gè)腦區(qū)神經(jīng)元活動(dòng)局部一致性（ReHo）的異常，證實(shí)DPN存在確切的腦功能活動(dòng)改變。DPN患者存在默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域神經(jīng)元活動(dòng)的改變，左側(cè)顳下回可能是其功能代償腦區(qū)。右側(cè)中央后回神經(jīng)元活動(dòng)異常與Painful DPN患者的疼痛癥狀存在關(guān)聯(lián)。

式中：D—染料脫色率（%）；

A0—模擬廢水處理前的吸光度；

A—模擬廢水處理后的吸光度。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 最佳反應(yīng)條件的確定

研究過程中，采用單條件方法分別研究了電流密度、模擬廢水pH值、模擬廢水初始濃度、處理時(shí)間、添加Na2SO4濃度等對直接黃R模擬染料廢水脫色的影響，結(jié)果表明，以鐵為陽極不銹鋼為陰極電凝聚法處理直接黃R模擬染料廢水時(shí)的最佳處理?xiàng)l件為：電流密度為2.917mA/cm2、pH值為中性、模擬廢水初始濃度為50～150mg/L之間、電解質(zhì)Na2SO4添加濃度為0.1mol/L左右；在此條件下處理60min，直接黃R模擬染料廢水脫色率能夠達(dá)到96%以上。

2.2 反應(yīng)機(jī)理分析

圖2 .1 直接黃R染料模擬廢水的紫外-可見吸收光譜

從圖2.1可以看出，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，模擬廢水吸光度不斷減弱。直接黃R染料模擬廢水處理前在紫外區(qū)416nm有強(qiáng)吸收，處理60min后在該特征峰處基本消失；據(jù)推測偶氮發(fā)光結(jié)構(gòu)被還原后生成了一種新的結(jié)構(gòu)，有可能為氫化偶氮從而導(dǎo)致發(fā)光基團(tuán)消失從而脫色。

結(jié)論

（1）以鐵為陽極電凝聚法處理直接黃R模擬染料廢水時(shí)的最佳處理?xiàng)l件為：電流密度為2.917mA/cm2、初始pH值為中性范圍內(nèi)、染料初始濃度為50～150 mg/L之間、電解質(zhì)Na2SO4濃度為0.1mol/L左右；在此條件下處理60min，可使直接黃R模擬染料廢水脫色率達(dá)到96%以上；

（2）紫外-可見光光譜分析表明，采用該方法處理直接黃R模擬染料廢水，染料結(jié)構(gòu)中的偶氮發(fā)光結(jié)構(gòu)被還原后生成了新的不發(fā)光結(jié)構(gòu)，據(jù)分析有可能為氫化偶氮。參考文獻(xiàn)

[1]楊蘊(yùn)哲，楊衛(wèi)身，楊鳳林等.電化學(xué)法處理高含鹽活性蒽醌染料廢水的研究[J].化工環(huán)保，2005，25(3):178~181.

[2]蘆國營，張朝暉，周曉云.生物吸附在染料廢水處理中的應(yīng)用研究.工環(huán)保，2005，25(6):446-450.

[3]Ayhan S,Mahmut O.The decolorization of C.I.Reactive Black 5 in aqueous solution by electrocoagulation using sacrificial iron electrodes.Journal of Hazardous Materials,2009,161(2-3):1369-1376.

[4]孫兆楠，付忠田，胡筱敏等，周期換向電凝聚法處理染料廢水的脫色機(jī)理研究，《安全與環(huán)境學(xué)報(bào)》，2010，（4）：41-44.