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1、电解法印染废水脱色及COD的测定- 作者： 日期：8 电解法印染废水脱色及COD的测定 徐景妍 李志明 王进 黄健涵 （中南大学 应化1101班 湖南长沙 410083）摘要: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。结果表明相同电压下随电解的时间的延长, 脱色效果逐渐降低,且电解电压越大,这种变化更加明显；相同时间下随着电压增大, 脱色效果明显下降,且反应器时间越长,这种趋势越大。当电压在5-15V,COD去除率39.41%,脱色率可达90%以上。关键词：电解法；印染废水；脱色处理；活性炭；COD； Treatment o
2、f printing and dyeing Wastewater in Active Carbon Particle Swarm Electrocatalytic Reactor and COD Determination(College of Chemistry and Chemical Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)Abstract: The article is Based on particle swarm electrode polarity with activated carbon ad
3、sorption enrichment theory as the instruction, studying the effect of voltage and decoloring time on decoloring effect, so as to find out the best condition of declorizing. The results showed that the extension of electrolysis time of the same voltage, the rate of decolorization decreased gradually,
4、 especially the electrolysis voltage is higher. And as the voltage increases, the rate of decolorization decreases significantly, especially in long hours.that if the voltage was 5-15V and the time was 10minutes ,the removal rate of COD could only 39.41%,and the decoloration rate exceed 90%.1引言 随着工业
5、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。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。染色和漂染是纺织制造业中的两步关键工序.据成分分析, 约50%的染料残留在废水中1 ,使得印染废水具有pH 变化
6、范围广、温度、色度以及COD 和固体悬浮物浓度高、成分复杂等特点.因此, 降低色度和去除难降解有机物是处理印染废水的核心问题2-4。电催化氧化技术具有氧化能力强、化学药剂消耗量少、适应性强、易于实现自动化控制等优点, 逐渐应用于含烃、醛、醇、醚、酚及染料等有机污染物的废水处理5。因此研究印染废水的处理技术非常有重要的显示意义。 本工作通过在传统电极间填充具有吸附功能的活性炭导电颗粒, 增加电极的比表面积和强化电解槽的传质, 加快了有机污染物的降解反应速率, 降低了废水处理费用, 并考察了用自制的活性炭粒子群电催化反应器处理含亚甲基蓝废水的效果。 2实验部分2.1仪器与试剂 亚甲基蓝人工印染有色
7、废水；0.04167mol/L 重铬酸钾标准溶液(K2Cr2O7,AR)；0.2500mol/硫酸亚铁铵标准溶液(NH4)2Fe(SO4)26H2O, AR)；1.5%试亚铁灵；硫酸银-硫酸亚铁溶液。 可见分光光度计(722型,上海恒平科学仪器有限公司)；直流稳压电源(YB1731A5A,江苏绿扬电子仪器集团有限公司)；万用电炉(北京中兴伟业仪器有限公司)；500mL 三角烧瓶；冷凝管；50.00mL滴定管；50mL 量筒2.2 活性炭粒子群电催化反应器的制作 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
8、入脱色反应器中。两电极埋与反应器的底部。处理废水时废水从上方进入反应器,经处理后从下方出水口流出(图1)。 图1活性炭粒子群电催化反应器2.3 含亚甲基蓝的废液处理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。2.4 COD 值的测定取水样（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H2
9、SO4-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实验结果与分析 3.1 取样时间与电压对脱色效果的影响 分别在不同电压(5V; 8V; 12V; 15V)和不同取样时间(10min; 20min; 30min;40min)下取样, 于1cm 比色皿中, 以水为参比, 测其吸光度, 测定结果如表1。表1 不同电压下被处理样品的吸光度次数原处理液样1(10min)样2(20min)
10、样3(30min)样4(40min)5V时吸光度E/v2.7000.0130.0150.0130.0188V时吸光度E/v2.7000.0210.0290.0240.03612V时吸光度E/v2.7000.0200.0200.0220.03315V时吸光度E/v2.7000.0210.0180.0190.018 根据朗伯-比尔定律Abc,可求出稀释前原处理液的吸光度。但是由于该定律只适用于稀溶液,故可假设在高浓度时吸光度A与处理液浓度c仍然满足朗伯-比尔定律线性关系,那么可求得未稀释前的原处理液吸光度假设理论值A0 为十倍稀释后吸光度,即8.01。可由处理前后的吸光度利用公式(A0-An)/A
11、0100%计算出各样品的脱色率(An 为处理后样品的吸光度),计算结果如表2。 表2 不同电压和取样时间下脱色率样品1(%)样品2(%)样品3(%)样品4(%)5V99.5199.4499.5199.338V99.2298.9399.1198.67 12V99.2699.2699.1998.7815V99.2299.3399,3099.33 根据表1中的数据,分别做出相同电压下吸光度与取样时间的关系曲线(图2),及相同取样时间下,吸光度对于不同电压的变化曲线(图3), 并通过各曲线分析电压和时间对吸光度及脱色率的影响。 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。
12、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。 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。在高压范围内(4-15V),脱色率应随着电压增大而下降,即电压越大,脱色效果越差。3.2计算COD值 以50mL 自来水作为空白实验, 滴定所消耗的硫酸亚铁铵量为25.50mL. 未处理前原液(50mL)滴定消耗硫酸亚铁铵量为10.12mL. 由反滴定原理可以计算出未处理前原液中COD 含量为(25.50-
13、10.12)0.25008000/50=615.2mg/L. 取12V 电压电解30 分钟时的样品50mL, 滴定消耗硫酸亚铁铵的量为24.88, 同理可计算出处理后样品COD 含量为(25.50-24.88)0.25008000/50=24.8mg/L. COD 值脱除率为95.97%, 可见在此条件下该反应器对废水COD 去除效果很好。4实验结果与讨论4.1反应器内活性炭颗粒的量对脱色率的影响 反应器中活性炭颗粒的量的多少,直接导致污水脱色效果的好坏。活性炭颗粒越多,脱色率越高,脱色效果越好。但是在实验过程中,由于活性炭量大,吸附效果好,不易饱和,因此不易看出脱色时间的长短对脱色效果的影响
14、,或者短时间内趋势不明显,需要较长的时间才能看出脱色率的变化趋势。在实验过程中,活性炭的量要合适,不能过多也不能过少。若活性炭的量过少,脱色效果会很差,且活性炭很快饱和,影响实验结果。由本实验也可看出在5V、8V、12V 下, 随取样时间延长脱色效果的差异并不十分明显,这就是由于活性炭量太多的缘故。4.2 重铬酸钾法测COD各因素对测定结果影响 重铬酸钾法测COD 的原理在强酸性溶液中,加入定量的重铬酸钾氧化水中还原性物质,以试亚铁灵作为指示剂,对过量的重铬酸钾用硫酸亚铁铵溶液反滴定,根据硫酸亚铁铵溶液用量算出水样中还原性物质消耗氧的量。在实验过程中,空白实验的条件要与水样测定的条件一样,才能保证实验结果不受影响。若滴定终点呈绿色,则说明水样里面有机物多,浓度高,重铬酸钾加的量不够,水样中的还原性物质没有全部氧化,这时就需要重
