电解法处理印染废水的

电解法处理印染废水的研究摘要利利用自制电解解装置，以铁铁电极为阳极极，铜电解为为阴极对印染染废水进行电电解。在外电电压的作用下下，利用可溶溶性阳极铁产产生大量的阳阳离子对胶体体废水进行凝凝聚，同时在在阴极上析出出大量的氢气气泡与絮粒粘粘附在一起上上浮，电解过过程中生成的的羟基自由基基对有机染料料进行降解脱脱色反应。目目前国内外对对电解法处理理印染废水进进行了大量的的研究，概括括了电解过程程中污染物去去除的四种机机理。既氢氧氧化铁与絮粒粒表面的络和和作用、化学学调整作用和和沉淀的上浮浮作用。电解解时是氧化、还还原、中和、凝凝聚、气浮几几种化学反应应和物理变化化的综合作用用，使印染废废水得到净化化。实验结果果表明：电化化学方法处理理印染废水的的效果十分明明显，废水的的脱色率在95%以上。关键词染料降降解印染废水电化学方法羟基自由基在21世纪的今今天，环境保保护和环境污污染防治工程程日益受到人人们重视。染染料和印染工工业的废水处处理一直是个个令人捆扰的的问题。随着着我国印染工工业的发展，印印染行业已成成为工业废水水的排放大户户。据不完全全统计，全国国印染废水的的排放约为3×106~4×1006m3／d.。而在制制造过程中染染料的损失率率约为2%，在印染工工业中其损失失率约为10%。这类染料料废水具有高高色度、高含含盐量、有机机物难生化降降解、水质水水量随时间变变化较大等特特点，对环境境污染很大，使使之成为工业业废水治理的的难点[2]]。用电化学学的方法来处处理这类废水水，以其设备备简单，投资资小，占地少少等优点而成成为近年来研研究的热点。电电解过程中生生成的羟基自自由基是一种种强氧化剂，具具有很高的氧氧化电位（2.8V），羟基自自由基通过引引发链反应最最终可以将有有机物氧化为为最简单的分分子H2O和CO2，而且Fe(OH))3胶体可以吸吸附有机物发发色基团使之之共同沉淀[[3]。实验验以紫外可见见光谱图表征征工业染料废废水经电解后后的吸光度的的变化；以红红外光谱分析析废水沉淀；；用精确pHH试纸测定电电解前后废水水的pH值变化；；根据电压、电电流及电解时时间来核算实实验成本。本本文基于对其其脱色机理和和实验工业化化的可行性进进行了研究，并并对电极的选选择，电极间间的距离，电电压的控制，支支持电解质的的加入量、流流量的大小等等实验条件的的优化选择进进行了初步探探讨。1、实验部分1.1、试剂：：氯化钠（固固体）精确pH试纸00.1moll/LKSSCN溶液印染废（淮淮北印染厂采采集pH=99.5）1.2、仪器：：电解池（自自制）WJY—45V/2A晶体直流稳稳压电源DMS—200紫外可见分分光光度浮选池（自自制）傅立叶红外外分光光度计计1.3、电解装装置：电解装装置由图1组成：采用用电化学方法法处理印染废废水，对于电电极的选择至至关重要。本本实验所采用用的是将铜电电极作为阴极极并置于电解解池的底部，以以铁电极作为为阳极置于电电解池的上部部。电解池共共有13对电极组成成，电极间的的距离为14cm电解时的的总电压为15V。图1、电解装置2、降解机理的的讨论2.1、实验方方法电解前前测定废水ppH值，同时时作190~8800nm紫外可见见光谱扫描，找找出其最大吸吸收处。在控控制电压为15V时每隔20min测定pH值和吸光光度，对电解解处理后的染染料废水进行行过滤，再将将其干燥，用用傅立叶红外外分光光度计计作红外分析析。取少量的的过滤后的滤滤液加入几滴滴0.1moll/LKSSCN溶液出出现血红色，说说明其中含有有Fe3+离子，并并去少量经干干燥过的沉淀淀加入0.1moll/LHCCl稀释，同同样加入几滴滴0.1moll/LKSSCN溶液也也出现血红色色，可知沉淀淀中有Fe3+离子。故故可以推出发发生的电极反反应。2.2、电极反反应根据实验现象认认为可能发生生的电极反应应如下：阳极（氧化）2H2O－2e→2OH.+2H+OH－－e→OH.(碱性条件件下)Fee－2e→Fe2+Fe－3e→Fe3+阴极（还原）2H2O+2e→H2+2OHˉ当然废水溶液中中还存在这样样的化学反应应：Fe2++2OOHˉ→Fe(OOH)2Fe3+++3OHˉ→→Fe(OHH)32.3、条件的的优化：对于支持电解质质的加入的量量一般是5~10g//L。若在电电解过程中加加入过多的氯氯化钠则会使使反应的电流流密度过大，从从而消耗过多多的电量，反反之加入的过过少有机物降降解的速度太太慢且不彻底底，影响实验验结果。经过过多次实验表表明电解电压压应控制在10V而总电压则则在15左右，电极极件的距离为为15cm左右。流流量应控制在在0.75dmm3/min以下下。[5]2.4、反应机机理电解时时在废水中加加少量的氯化化钠固体作为为支持电解质质。在碱性条条件下电解时时阳极上的氢氢氧根失去一一个电子可以以生成的羟基基自由基，是是强亲电基团团，容易进攻攻电子云密度度较高的环类类有机物，使使之开环降解解而脱色[44]。同时阳阳极上生成的的Fe3+、Fe2+与OH－结合生成Fee(OH)33和Fe(OHH)2胶体对印染染废水中的有有机物进行吸吸附，而阴极极上还可以生生成的对胶体体凝聚物有上上浮作用的活活性氢，使凝凝聚物漂浮在在废水的上面面以便于浮选选。另一方面面由于在电解解过程中加入入了氯化钠，因因此在电解过过程中可以生生成少量的CCl2、ClOˉ、ClO3ˉ等氧化电位位很高的物质质参与了有机机物的降解。3、样品处理结结果紫外可见吸收光光谱分析下表是淮北印染染厂废水电解解时190~6600nm波长范围围内吸光度的的变化。表1紫紫外可见光吸吸收强度随时时间的变化波长（nm）0min20min400min600min880min1903.00002.04550.12770.13110.00202503.00002.09660.14000.14330.11203002.25001.73110.42660.42660.22503501.25550.99220.12000.12330.00904001.09000.71440.02660.02220.00014500.91000.59000.01550.01330.00005000.90000.42770.01000.00990.00005500.64000.30330.00990.00880.00016000.58000.24220.00770.00660.0000从表中可以看出出，排出的废废水在190~6600nm均有吸收收。经电解处处理80min后300nm以上的吸吸收强度趋近近于零。250nm之前的吸吸光度减小也也在95%以上。电解解处理80min后所有有可见波长上上的吸收均消消失，溶液呈呈无色透明状状。从表中还还可以看出电电解前40min图2印染废水电电解前后的紫紫外可见扫描描图内吸光度的减小小高达90%，后40min变化似似乎不大。此此时电解液呈呈棕色，从电电解液的颜色色可以判定，此此时电解池中中有大量的FFe(OH))3生成，此后后溶液呈深蓝蓝色。许多有有机染料的生生色基团，列列如1，5-萘二胺等在在碱性溶液中中均会与Fee3+结合生成成蓝色大分子子的配合物，因因此我们可以以根据电解池池内的颜色变变化来推测电电解池中发生生的化学反应应历程。首先先应是在羟基基自由基的作作用下的电化化学的降解脱脱色，其后是是氢氧化铁包包裹着大分子子配合物是共共沉积过程。由上图图可知电解处处理后的废水水在285nm处吸收较较大，查阅波波谱数据表可可知是的吸收峰[66]。由此可可知还没有完全全去除。红外光谱分析图3傅立叶红外外分光光度计计对电解后沉沉淀的扫描图图我们从图图上可以看出出在3500cmm－1处有宽大吸吸收峰，查阅阅波谱数据表表可知是五元杂环化化合物的特征征谱峰位置[[6]。1500~~1600ccm－1处苯环骨架架振动已消失失。由此可见见苯环（发色色基团）在电电解过程中被被羟基自由基基通过链反应应氧化破坏降降解了。pH值随电解时时间的变化实验中溶液ppH值随电解时时间的变化如如表2表2pH值值随电解时间间的变化时间（min）020406080pH值9.59.008.0077.577.5由上表可知pHH值随着电解解时间的增大大而降低（从从反应机理可可以看出），我我们还可以看看出前40minppH值变化大大于后40nin。和我我们前面分析析相符。3.4、成本的的核算能耗直接关系到到废水处理的的成本，是电电化学方法能能否付储实际际应用的关键键。本实验处处理了15LpH值为9.5的印染废水水。电解时电电压为15V，电极上的的电流为0.1A，电解池是是有13对电极并联联而成的故总总电流为1.3A。电解时间间为80min。通过过核算可知每每处理一吨印印染废水需要要1.73度电能。4、结束语4.11、紫外可见见吸收强度分分析表明，在在电解的前40min吸光度度消减在90%以上，其后后随着大分子子有机物与铁铁的配合物的的生成，及与与Fe(OHH)3的共沉淀，在在可见波段内内的吸光度消消减可达100%，近紫外波波段内吸光度度的消减也在在95%左右。4.2、IR谱谱图分析表明明，苯环等发发色基团在电电解过程中被被羟基自由基基氧化降解，但但还存在五元元杂环化合物物没有降解和和Fe(OH))3共沉积下来来。4.33、由废水核核算的成本的的结果可知，用用电化学方法法处理1吨印染废水水需用1.73度电能。根根据工业水电电的价格可知知，电化学方方法处理印染染废水是可行行的。而且我我们还可以改改进实验来减减低成本。可可以改进电源源技术，如利利用脉冲电源源可以降低电电能50%[1]]。参考文献[1]王爱爱民，杨立红红等电化学方法法治理含染料料废水的现状状与进展工业水处理20001~8[2]杨锦锦宗染料的分析析与剖析北京：化学学工业出版社社，19991.7044[3]陈震震，陈日耀等等电化学方法法生成羟基自自由基及其在在酸性铬蓝脱脱色中的应用用环境化学20001，20（3）：275[4]宋卫卫锋，马前等等电化学催化化降解苯胺的的实验研究环境污染与与防治20001~8[5]刘怡怡，熊亚等高色度印染染污水和染料料废水的脱色色新技术应用用环境污染与与防2201~~8[6]荣国国斌，朱士正正波谱数据表~有机结构分分析华中理工大大学出版社20001~10原著/E.PrretshP..BühlmannnC..AffollterTheRessearchhofDDealinngwitthWasstewatteroffPriintinggandDyeinngbyElecttrolyssisMeethodAbstracct:Ussingsself-mmadeeelectrrolysiisequuipmenntwhiichinnstalllatwiithirronannod,coppeercathhode,ddispossewasstewatteroffprinntingandddyeingg.Afffectbyouutvolltage,utiilizesolveentannodettoprooduceabunddanceanioons,wwhichaqqloomerattewitthwasstewatteroffcollloid..Meanwwhile,sepparateedfroomcatthode,,agreeatdeealoffhydrrogenhudroogenhhubbleeconggluatiinatewithdespoositioontofloatt.hydrroxylradiccalwhhichpproducceincoursseofelecttrolyssisreeactwwithddyestuuffmaakedyyestufff,deggradattionaanddeecolorr.Now,,inatiionalandnnativeecarrriedooutalotoofinvvestiggationnforwasteewateofprrintinngandddye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