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1、四川大学 硕士学位论文 多维催化电极法去除水中活性嫩黄K4G染料研究 姓名：师吉辉 申请学位级别：硕士 专业：环境工程 指导教师：曾抗美 20040401 蹦川大学硕 学位论文 多维催化电极法去除水中活性嫩黄K - - 4 G 染料研究 环境工程专业 研究生师吉辉指导教师曾抗美 我国是主要染料生产国，产量占世界总产量的l 5 。在染料生产过程中，每 当21 吨染料，要随废水损失2 的产品。染料生产废水具有废水水量大、有机 物浓度高、色度高、无机盐含量高、成份复杂、可生化性差、脱色困难等特点， 部分染料在一定的条件下能引起人体病变和诱发癌症。废水中即使残存浓度很 低的染料组分，也会破坏水体生态系
2、统的平衡。因此染料生产废水一直是工业 污水处理中的重点和难点。活性染料由于具有水溶陛好、色谱齐全、色泽鲜艳、 着色牢度优良、应用面广等特点，使用量不断增加。因此水中活性染料的去除 成为染料废水处理中关注的热点。 本论文以活性嫩黄K 一4 G 染料模拟废水为研究对象，首先采用软锰矿吸附 氧化一电解协同法进行探索性实验，考查了软锰矿加入量、电流密度、电解时 间、溶液电导、溶液口H 、染料溶液初始浓度对脱色率和C 0 阢去除率的影响， 考察了电流密度、溶液p H 、电解时问对溶液中M n 2 + 浓度的影响。 在探索性实验的基础上，利用自制的负载二氧化锰的活性炭，在静态实验 条件下考查了电流密度、活
3、性炭量、电解时问、溶液电导、溶液p H 对脱色率和 c 0 D c ，去除率的影响；在动态实验条件下考察了水力停留时间对脱色率和C O D 。去 除率的影响和处理效果的稳定性。 实验结果表明： ( 1 )载锰活性炭催化多维电极法可显著提高对染料模拟废水的色度和 c O 陇，的去除率，提高的幅度随电流密度的增大而增大。 ( 2 )延长处理时间、增大活性炭量，可提高载锰活性炭多维电极对染料溶 液的色度和c 0 吣的去除率。 烈j I l 大学硕 学位论文 ( 3 ) 溶液电导率和初始p H 对染料溶液色度和c 呱的去除率的影响不显著。 ( 4 ) 静态实验条件下，采用载锰活性炭时，脱色反应的宏观动
4、力学方程符 合一级反应动力学，其中速率常数胆( 0 0 3 0 6 - - 0 0 2 5 8 ) m i n 一：C O D c r 降解反应的宏观动力学方程符合一级反应动力学，其中速率常数 胆( 0 0 1 8 1 - - 0 0 1 4 9 ) m i n ，脱色反应和c OD 【= ，降解反应的速率常数， 较采用无锰的活I 生炭作为多维电极时，分别增大1 6 9 倍和1 4 7 倍。 ( j )外加电场可以强化二氧化锰对染料的氧化作用，并使其表现出催化作 用。 ( 6 )自制载锰活性炭的孔分布性质无显著变化，对染料的吸附过程的吸附 热增大，吸附眭能得到改善。 本论文的主要创新点在于：(
5、 1 ) 用负载二氧化锰的活性炭作为多维电极处 理染料模拟废水，并通过实验发现二氧化锰的催化作用可以显著提高系统对色 度和C o n 。的去除率，并显著提高反应速度。( 2 ) 提出外加电场可以强化二氧化 锰对染料的氧化陛，提高电流密度可以增强负载在活性炭上的二氧化锰的催化 作用。( 3 ) 提出载锰活性炭通过增大吸附过程的吸附热而改善了对染料的吸附 性能。上述研究成果目前在国内外文献中尚未见到报道。 论文所做N _ k 述工作可以为染料生产废水处理提供新的途径，为多维催化 电极法处理染料废水的深入研究提供理论依据。 关键词：催化染料废水二氧化锰 活陛炭多维电极法 2 T h eR e m o
6、 v a lo fR e a c t i v e F l a v i n eK - - 4 Gf r o m W a s t e w a t e r b y M u l t i - - e l e c t r o d e sw i t h C a t a l y s t E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g P o s t g r a d u a t e S h iJ i h u i S u p e r v i s o rZ e n gK a n g m e i C h i n ai st h em a i n c o u n 缸) ，
7、t op r o d u c i n gd y e , t h eq u a n t i t yo f w h i c hi st h e2 0 o f t h a ti nt h ew o r l d T h e 2 o f d y e s w e r el o s ti nt h e p r o c e s so f d y e s t u f f p r o d u c i n g S o w a s t e w a t e rw i t h d y e sb e c o m e sp o l l u t a n t so f w a t e rs o u r c e s D y e s
8、w a s t e w a t c rc o n t a i n l a r g eq u a n t i t yo f u n b i o d e g r a d a b l eo r g a n i cs u b s t a n c ea n di r D r g a n i cs a l t T h ec o l o f i t yo f i ti sI l i 曲a n dt h ec o m p o s i t i o n 证i ti sc o m p l e x S o m ed y ec a nc a u s ep e o p l ei l la n d i n d u c ec
9、 a n c e ri ns o m e c o n d i t i o n s E c o l o g i c a le n v i r o n m e n to fw a 解rm a y b ed a m a g e d b yd i s c h a r g e dd y e sw a s t e w a t e r S ot h et r e a t m e n to fd y e s t u f fw a s t e w a t e ri si m p o r t a n t a n dd i f f i c u l t B e c a u s er e a c t i v ed y
10、e s t u f f sh a v e g r e a tv a r i e t yo f c o l o ra n da l eb r i g h tm c o l o r , c h e a p e rt h a no t h e r s ，m o l ea n dm o r er e a c t i v ed y e S t u ：f f s a r eu s e d R e a c t i v e d y e s t u f l 吾a r eh y d r o p h i i e ，S O t h et l e a l r n e n to fw a s t e w a t e rw
11、 i t hr e a c t i v ed y e s t u f fi st h e d i f f i c u l tp o i n t so f t h et r e a t m e n t o f d y e w a s t e w a t e r T h i sp a p e rs t u d i e dt h er e m o v a lp r o c e s s e so f c o i o 田a n dC O D c ro f s i m u l a t e d w a s t e w a t e rw i t hr e a c t i v eF l a v i n eK -
12、 4 G d y e s t u 伍I ne x p l o r i n ge x p e r i m e n tm a n g a n e s e O r eW a Su s e d ，T h ee f f e c to f 妇q u a n t i t y o f m a n g a n e s eo r e 、d e n s i t y o f e l e c t r i cc u r r e n t 、 t h ed e n t e n f i o nt i m e 、t h ee l e c t r i c a lc o n d u c t i v i t y 、p Ha n d p
13、 r e l i m i n a r y c o n c e n t r a t i o n so n t h er e m o v a lr e s u l t so f c o l o ra n dC O D c ri nt h ew a t e rw a s i n v e s t i g a t e d I ta l s or e v i e w e d t h er e l a t i o nb e t w e e n d e n s i t y o f e l e c t r i cc u r r e n t 、p H 、d e n t e n t i o nt i m ea n
14、d t h e 嘣 i n t h es o l u t i o n O nt h eb a s i so fe x p l o r i n ge x p e r i m e n t , g r a n u l a ra c t i v a t e dc a 蛔( O A Ot h a t l o a d e dM n ( hw a su s e d T h ee t k ：to fc t a r e n td e n s i t y 、t h eq u a n t i t yo fG A C 、 d e n t e n f i o nt i m e 、t h ee l e c l f i c
15、 a l c o n d u c t i v i t ya n dp HO nt h er e m o v a lr e s u l t sw a s i n v e s t i g a t e dI nd y n a m i c t e s tt h ee f f e c to f r e t e n f i o nt i m eo nt h er e m o v a lr e s u l t sa n d t h e s t a b i l i t yo f t h ep l o c e s s e sw a si n v e s t i g a t e d T h er e s e ts
16、 h o w e dt h a t ： ( 1 ) G A C t h a tl o a d e dM i l C hc a ni m p r o v et h ed e c o l o r a f i o nm t ea n dr e m o v a l r a t eo fC O D c r n o t a b i l i t y I m p r o v e dr a n g e w o u l db ee n h a n c e d b y i n c r e a s i n go f c u r r e n td e n s i t y ( 2 ) T h er e m o v a lr a t e o fc o l o r i t ya n dC O D c ，w e r ei m p r o v e db yl o n g e r d e n t e n f i o nt i m e sa n dt h ei n c r e a s eo ft h eq u a n t i t y
