铁碳混合材料COD去除率比较试验VIP

铁碳混合材料微电解处理废水试验报告煤炭科学研究总院杭州环保研究院Hangzhou Institute for Environmental Protection,CCRI地址：浙江省杭州市萧山区拱秀路288号 电 话编：311201 传 真网址： 电子邮箱：hzqsL722163.com二一二年五月九日5铁碳混合材料微电解处理废水铁碳微电解是当将铁屑和碳颗粒浸没在酸性废水中时，由于铁和碳之间的电极电位差，废水中会形成无数个微原电池。这些细微电池是以电位低的铁成为阳极,电位高的碳做阴极,在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应的。反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液。由于铁离子有混凝作用,它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸,形成比较稳定的絮凝物(也叫铁泥)而去除，为了增加电位差，促进铁离子的释放,在铁-碳床中加入一定比例铜粉或铅粉。其中电位低的铁成为阳极，电位高的碳成为阴极，在酸性充氧条件下发生电化学反应。一. 试验原因及要求为了能够比较出两种不同规格的铁碳混合材料的处理废水CODcr去除率情况，所以进行了铁碳混合材料微电解处理废水比较试验。二. 试验用药品及测试方法1、 药品：（1）小块铁碳混合材料，大块铁碳混合材料；（2）重铬酸钾标准溶液；（3）硫酸亚铁铵，硫酸；（4）亚铁灵指示剂；（5）AgSO4-H2SO4溶液；（6）石灰水溶液；（7）聚丙烯酰胺（PAM）。2、 试验仪器电磁搅拌器、pH计、电子天平、电热加热器、曝气机、全玻璃回流装置、滴定管、磨口锥形瓶、容量瓶、移液管、量筒、烧杯等。3、 分析方法pH测定：酸度计法测定；COD测定：CODcr快速测定法。测试药剂均为现场配制、现场使用。COD恒温加热器器三. 铁碳微电解原理铁碳混合材料对絮体的电附集和对反应的催化作用。电池反应产物的混凝，新生絮体的吸附和床层的过滤等作用的综合效应的结果。其中主要作用是氧化还原和电附集，铁碳混合材料的主要成分是铁和碳，当将其浸入电解质溶液中时,由于Fe和C之间存在1.2V的电极电位差,因而会形成无数的微电池系统,在其作用空间构成一个电场，阳极反应生成大量的Fe2+进入废水,进而氧化成Fe3+,形成具有较高吸附絮凝活性的絮凝剂。阴极反应产生大量新生态的H和O,在偏酸性的条件下,这些活性成分均能与废水中的许多组分发生氧化还原反应,使有机大分子发生断链降解,从而消除了有机物尤其是印染废水的色度,提高了废水的可生化度,且阴极反应消耗了大量的H+生成了大量的OH-,这使得废水的pH值也有所提高。微电解对色度去除有明显的效果。这是由于电极反应产生的新生态二价铁离子具有较强的还原能力,可使某些有机物的发色基团硝基NO2 、亚硝基NO 还原成胺基NH2 ,另胺基类有机物的可生化性也明显高于硝基类有机物;新生态的二价铁离子也可使某些不饱和发色基团(如羧基COOH、偶氮基-N=N-) 的双键打开,使发色基团破坏而除去色度,使部分难降解环状和长链有机物分解成易生物降解的小分子有机物而提高可生化性。此外,二价和三价铁离子是良好的絮凝剂,特别是新生的二价铁离子具有更高的吸附-絮凝活性,调节废水的pH 可使铁离子变成氢氧化物的絮状沉淀,吸附污水中的悬浮或胶体态的微小颗粒及有机高分子,可进一步降低废水的色度,同时去除部分有机污染物质使废水得到净化。四. 试验内容（1） 取2000mL废水，测定原水pH值记录后，用稀硫酸将pH值调到3.5左右，记录试验时的pH，待用；（2） 将称重后的相同重量的两种填料（600g）准备好，取2只1000mL烧杯，在杯底各放置一只曝气头，再将填料放入烧杯中，加入调整pH后的试验废水，开启曝气机，充氧曝气进行微电解，同时记录开始微电解的时间，中间每隔10分钟测定各烧杯中废水的pH值，作好记录；（3） 微电解时间统一为45min，到点后，停止曝气，倒出试验水样，测定微电解完成后的pH值，记录；（4） 中和混凝试验：两烧杯用碱调整pH值，提升至8.5左右，然后曝气10min，再加入已配置好的聚丙烯酰胺（PAM）5滴左右，形成较好的絮凝效果，重力作用下沉淀20min后，取上清液用漏斗过滤，用来测定COD。（5）用移液管移取20.0mL混合均匀的水样于250mL回流装置锥形瓶中，准确加入15.0mL重铬酸钾快速液，加入20ml AgSO4H2SO4溶液，边加边摇匀，使溶液充分混合，加入数粒玻璃珠或沸石，加热回流10分钟（沸腾时开始计时）。稍冷后，用90mL蒸馏水冲洗冷凝管管壁。（6）取下锥形瓶，冷却至室温后，加12滴试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至刚变红褐色为止，记录所消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积数V1。（7）在测定水样的同时，以20mL蒸馏水做空白实验，操作步骤同上，记录所消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积数V2。（8）计算 式中：C硫酸亚铁铵标准溶液的浓度（mL） V1水样消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积数（mL） V2空白消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积数（mL） V水样体积（mL） n水样稀释倍数 CODcr去除率计算公式：CODcr去除率= （9） 实验数据记录试验一实验材料小块铁碳混合材料整块铁碳混合材料原水空白pH值3.5微电解时长（min）45454545絮凝沉淀时长（min）20202020硫酸亚铁铵V1（mL）13.412.310.1硫酸亚铁铵V2（mL）15.2CODcr（O2，mg/L）1497.62412.84243.2CODcr去除率64.71%43.14%实验现象微电解时长（min）小块铁碳混合材料实验现象整块铁碳混合材料实验现象pH值颜色浑浊程度pH值颜色浑浊程度03.50淡黄色略微浑浊3.50黄灰色略微浑浊104.14淡黄色略微浑浊5.08灰色浑浊204.37淡黄色略微浑浊6.28灰色浑浊305.14淡黄色略微浑浊6.59灰色浑浊405.80淡黄色略微浑浊7.20浅灰色略微浑浊456.71淡黄色较清晰8.10浅灰色略微浑浊试验二实验材料小块铁碳混合材料大块铁碳混合材料原水空白pH值3.03.03.03.0微电解时长（min）45454545絮凝沉淀时长（min）20202020硫酸亚铁铵V1（mL）11.710.910.4硫酸亚铁铵V2（mL）13.8CODcr（O2，mg/L）91.52158.08199.68CODcr去除率54.17%30.83%实验现象微电解时长（min）小块铁碳混合材料实验现象大块铁碳混合材料实验现象pH值颜色浑浊程度pH值颜色浑浊程度03.00淡黄色略微浑浊3.00黄灰色略微浑浊103.40淡黄色略微浑浊5.60黄灰色略微浑浊203.81淡黄色略微浑浊6.72浅黄色略微浑浊303.90淡黄色较清晰7.41淡黄色略微浑浊403.94淡黄色较清晰8.23淡黄色略微浑浊454.40淡黄色较清晰9.54淡黄色略微浑浊（10） 校对用国标法与快捷法作对比，校正测试结论。（国标法采用国家标准）五. 试验结论与建议（1） 通过本次试验研究，比较出两种铁碳混合材料的微电解去除CODcr能力的差别，小块铁碳混合材料的CODcr去除能力高于整块、大块铁碳混合材料。然而小块铁碳混合材料去除CODcr的能力强，COD去除率也