电解法印染废水脱色及COD的测定

刘世宏等 电解法印染废水脱色及 COD 的测定 电解法印染废水脱色及电解法印染废水脱色及 CODCOD 的测定的测定 刘世宏 张融 涂杨 贺佳萌 中南大学化学化工学院应化 1103 班 湖南 长沙 410083 摘要 摘要 印染废水是我国工业污水的排放大户 废水具有排放量大 脱色困难 有机物浓度高 易引起微生物繁殖 对自然生态环境造成巨大破坏 成分复杂和难生化降解等特点 因此 对于印染废水的处理是重中之重已经迫在眉睫 由于活性炭的高吸附除杂性以及电流电解可 除去废水中的有机物 因此本文以粒子群电极极性与活性炭的吸附富集理论为指导 研究电 压以及脱色时间对脱色效果的影响 从而找出最适的脱色条件 同时通过对废水的 COD 工 业上重要的污水处理指标 检测来确定脱色的好坏 关键词 关键词 电解法 废水处理 脱色 COD 1 1 前言前言 1 11 1 背景背景 随着工业的发展和生活水平的提高 人们对水资源越来越重视 为了解决水资源日益紧 张的问题 在寻找新的水资源的同时 人们已把废水的治理以及深度处理和寻找新的水源视 为同等重要的问题 我国是个淡水资源严重短缺和供求矛盾突出的国家 更需重视废水治理 的问 1 据统计 2000 年全国工业和城镇生活废水排放量为 428 4 亿吨 比上年度增加 3 2 其中工业废水排放量 200 7 亿吨 比上年度增加 3 5 城镇生活污水排放量 227 7 亿 吨 比上年增加 3 0 而其中纺织印染行业和燃料行业的排放废水排放量为 1 2 亿吨 因此 研究印染废水的处理技术非常有重要的显示意义 本实验用电解法对印染税费进行脱色 同 时测得了印染废水的 COD 值 粒子群电极电解法脱色法是活性炭吸附 电解氧化两者的结合反应器中的活性炭由于多孔 性而具有巨大的表面积对可溶性染料有较强的吸附作用 这样与单纯活性炭吸附作用有相似 之处 但它又是良好的导体 当活性炭粒子与主电极直接相接或间接连接时 它就成为主电 极外延部分 成为单极粒子群电极 从而有效地扩大了电极面积 如图 1 图图 1 活性炭在电场中的状态 同时活性炭结构形貌不完全相同 表面凹凸不平 具有明显棱角尖端部位的电荷密度大 可以产生局部的高电位高电流 形成很多活性点 具有明显活性催化电解作用 当含有染料 刘世宏等 电解法印染废水脱色及 COD 的测定 废水通过时 染料分子发色基团和助色基团组成共轭体系 由于在电极上发生氧化或还原而 被破坏 从而达到脱色作用 同时 也是活性炭吸附物质解吸作用 综上分析 本法工作机理在于粒子群电极极性与活性炭的吸附富集 电解作用 催化分 解作用等各种作用的协同作用 它具有脱色效率高 能耗低 使用寿命长等优点 对印染废 水脱色效率可达 99 以上 使出水透明无色 同时除去废水中 COD 值达 80 以上 2 2 2 实验部分实验部分 2 12 1 试剂试剂 亚甲兰人工印染有色废水 称取亚甲兰 0 2g 溶于 1000ml 水中 此液含亚甲兰浓度为 2 0 10 4g mol 0 4167mol L K2Cr2O7标准溶液 称取 12 259gK2Cr2O7 105 干燥 2 小时 优级纯 溶于水中 并以水稀释到 1 升 0 2500mol 硫酸亚铁铵标准溶液 称取 98 0gFe NH4 2 SO4 2 6H2O 溶于蒸馏水中 加 40ml 浓 H2SO4 加热溶解至透明 冷却 以不稀释到 1 升 硫 酸亚铁铵溶液标定 取 20ml0 04167mol L K2Cr2O7标准溶液 水稀释至 100ml 加浓 H2SO430ml 冷 却后 加 2 3 滴试亚铁灵指示剂 用待标定硫酸亚铁铵溶液滴定出淡红色 2 22 2 实验仪器实验仪器 分光光度计 直流电源电炉 1000W 调压器 1kVA 500ml 三角烧瓶 冷凝管 滴定管 移液管 50ml 脱色反应器 厚度由 2mm 的有机玻璃制成 其结构如图 2 所示 图图 2 脱色反应器 2 32 3 实验方法实验方法 2 3 1 实验条件选定 活性炭填充物准备 将为 2 3mm 活性炭 用筛筛取粉末 称取 60 65g 用水浸泡 24 小时 另外用塑料焊钉剪成 2mm 长小粒与活性炭颗粒混均匀 一起装入脱色反应器中 本次实验只 做了将处理好的活性炭装入反应器中 将含亚甲兰染料的废水流入脱色器中 选择控制流速为 10ml min 两极通入直流 电压选 刘世宏等 电解法印染废水脱色及 COD 的测定 取 5 8 12 15V 分别进行电解 在电解时每隔 10 分钟取一次流出处理废液 在分光光度计 上于 680nm 处进行测定光密度 E 测定结果列入表 1 2 3 2 COD 值测定实验步骤 取水样 分别用实验中的染料废水原液和处理半小时后的废水 50ml 于 500ml 三角烧瓶 中 加入 25ml0 4167mol L K2Cr2O7标准溶液 并投入 3 4 粒玻璃球 小心加入 H2SO4 AgSO4 试剂 40ml 立即装上冷凝管 用电炉加热沸腾 保持回流状态 1 小时 冷却后 用蒸馏水冲洗 一次冷凝管 取下三角烧瓶 流水冷却至室温 水稀释到 150ml 加入 3 4 滴亚铁为指示剂 0 2500N 硫酸亚铁铵标准滴定到由兰绿色变为红色为止 同样方法做空白实验 3 3 实验数据与处理实验数据与处理 3 13 1 脱色效果与时间与电压的关系脱色效果与时间与电压的关系 表表 1 实验测得不同电压下被处理样品的吸光度 次数 原处理 液 样 1 10mi n 样 2 20mi n 样 3 30mi n 样 4 40mi n 5V 时吸光度 E v 2 6120 0030 0030 0030 003 8V 时吸光度 E v 2 6380 0020 0020 0030 004 12V 时吸光度 E v 2 7010 0020 0030 0020 004 15V 时吸光度 E v 2 6600 0010 0010 0020 003 其中 E0为原处理液的吸光度 En 为样品的吸光度 空白实验所消耗 Fe NH4 2 SO4 2的体 积 30 00ml 测出染料废水原料消耗 Fe NH4 2 SO4 2的体积 16 60ml 以及处理后废水消耗 的消耗 Fe NH4 2 SO4 2的体积 V226 10ml 滴定现象 溶液颜色变化为 橙黄 草绿 绿 深 绿 红 刘世宏等 电解法印染废水脱色及 COD 的测定 表表 2 脱色率 E0 En E0 样品 1样品 2样品 3样品 4 5V99 885 99 885 99 885 99 885 8V99 924 99 924 99 8862899 848 12V99 926 99 889 99 926 99 852 15V99 962 99 962 99 925 99 887 根据表 1 中的时间和吸光度数据作图 另外根据电压与吸光度的数据作图 图图 3 3 吸光度与时间的关系 吸光度和时间的关系因本次操作问题 导致没有明显的规律出现 在不同的电压下 吸光 度随时间的变化有随之变大也有随之变小的情况出现 在理论中应是吸光度随着时间的推移 而减小 最后由于脱色效果达到最大而保持不变 刘世宏等 电解法印染废水脱色及 COD 的测定 图图 4 4 吸光度与电压之间的关系 由图可知 四个图整体反应的是吸光度随着电压的增大而先增大后小的情况 但在理论中 这种情况是不可能出现的 理想的图线应是吸光度随着电压的增大而逐渐减小最后保持不变 3 23 2 计算计算 CODCOD 值值 ml 重铬酸钾体积 m l 004167 6 硫酸亚铁铵浓度 核酸亚铁铵溶液体积 对于染料废水原液 a 30 00ml b 16 60ml N 0 2500mol L V 50ml Lmg V Nba LCOD 536 50ml 8000L0 2500mol ml 60 16ml00 30 8000 mg 对于处理半小时后的废水 A 30 00ml b 26 10ml N 0 2500mol L V 50ml Lmg V Nba LCOD 156 50ml 8000L0 2500mol ml 10 6 2ml00 30 8000 mg 9 70 536 156mg 365 Lmg LmgL COD 脱除率 4 4 实验结果与讨论实验结果与讨论 4 14 1 实验结果实验结果 本次实验结果比较没有规律 首先是电压和吸光度的关系我们组的数据拟合出来的曲线 刘世宏等 电解法印染废水脱色及 COD 的测定 是完全没有关联了 其次在拟合吸光度与处理废水时间的关系上 四个曲线的变化也是不一 致的 但是在计算 COD 的值的时候我们实验计算所得到的结果还是比较好的 脱除率为 70 9 效果还算可以 4 24 2 实验误差分析及结果讨论实验误差分析及结果讨论 在本次实验中 我初步了解了有关污水处理的方法 尤其是在数据处理时 了解了很多有 关污水检测和处理的方法 并且熟悉了相关仪器的操作 经思考 本人认为影响实验的因素 可能有如下几点 在测定吸光度时 由于没有调整好进水与出水的流速一致 导致在测量中流速发生变化 影响了脱色效果 比色皿的差异 在测量一部分样品的吸光度时 没有用同一个比色皿 不同的比色皿 对吸光度有影响 其他组样品的影响及润洗的差异 在实验后期 虽用了同一个比色皿 但由于是与其他 组共用 会到其他组样品的影响 同时不同组员测量时 由于操作等问题 也会造成一些误 差 在一开始装仪器的时候可能我们接的线就是错误的 没有任何脱色的效果 而且在实验 过程中水的流速也是不稳定的 水流速过大的话也会导致脱色效果变差 在仪器方面 仪器功能不是很稳定 有时候同样一个液体连续测两次的结果都有不同 而且比色皿的擦拭我们只是用滤纸来进行 滤纸并不能完全的除去比色皿光滑面的灰尘 在 用蒸馏水做参比溶液时 我们在实验室用的是自来水做的标准液 这个对于实验结果也是有 一定的影响 在滴定方面的误差主要是由于对于滴定终点的理解