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1、1甲基橙废水的电絮凝处理研究摘要：采用可溶性阳极材料(Fe)通过电絮凝法对甲基橙废水进行研究。探讨了电解电压、极板间距、反应时间、初始废水 pH 值、初始染料溶液浓度等因素对废水降解率的影响，结果表明：在极板间距为 3cm、初始溶液 pH 值为 2.85 和电解时间 90min 的条件下，当初始溶液浓度高于 243mg/L 时，可获得良好的处理效果，色度去除率可达 90%以上，COD 去除率可达 75%以上。 关键词：电絮凝法；甲基橙废水；废水处理 1 电絮凝的基本原理 电絮凝处理技术是对化学絮凝技术的改进。电絮凝的反应原理是以铝、铁等金属为阳极，在直流电的作用下，阳极被溶蚀，产生 Al3+、
2、Fe2+等离子，在经一系列水解、聚合及亚铁的氧化过程，发展成为各种羟基络合物、多核羟基络合物以至氢氧化物，使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离。同时，带电的污染物颗粒在电场中泳动，其部分电荷被电极中和而促使其脱稳聚沉。以 Fe 电极进行的电絮凝过程如下： 铁失去电子变为二价铁离子进入废水中，二价铁离子再经水解反应形成的氢氧化亚铁和氢氧化铁对废水中胶体起到絮凝作用。阴极还原反应逸出的氢气形成极小的气泡，将废水中的凝聚物浮上电解槽的电解液表面。 废水进行电解絮凝处理时，不仅对胶态杂质及悬浮杂质有凝聚沉淀作用，而且由于阳极的氧化作用和阴极的还原作用，能去除水中多种污染物。此外，在阳极还发生氧化
3、反应，使有机物氧化成无害成分；在阴极发生还原反应，使氧化型色素还原为无色。 22 实验部分 2.1 仪器 Spectrumlab22PC 型分光光度计；自制可调直流稳压电源(1.2527V)；pHS-25数字式酸度计；电子分析天平；毫安表。 2.2 试剂 甲基橙固体粉末，AR 级；浓硫酸 AR 级；硫酸银，AR 级；重铬酸甲，AR 级；硫酸亚铁铵体，AR 级。 2.3 实验 2.3.1 样品来源 以甲基橙溶液为模拟印染废水。 2.3.2 实验装置 本实验采用以甲基橙溶液为模拟印染废水，以 1000mL 烧杯作为电絮凝槽，铁片作为阳极材料进行电解试验，其试验装置如图 1 所示。为了降低电絮凝法的
4、能耗，该装置设计了一可调直流稳压电源。 2.3.3 甲基橙溶液的标准曲线制作 配制浓度分别为 2、4、6、8、10、12、14 和 16mg/L 的甲基橙溶液，采用分光光度计对溶液在紫外和可见光区进行全程扫描，测试得最大吸收波长为 479nm。以蒸馏水为参比溶液，制作 c-A 曲线，如图 2。 3 结果与讨论 3.1 电解电压对处理效果的影响 3电压的大小直接影响废水处理效果。实验表明，在所调节任一电压作用下，电流变化总体趋势为随着时间的进行而不断增大。初始电解电压越大，初始的电流大小也就越大，而单位时间内阳极氧化产生的 Fe2+(Fe3+)随之增多，因而絮凝效果显著增强。 在改变电压大小分别
5、为 6V、10V、14V、18V、22V、26V，电极间距为 2.0cm 的条件下进行电絮凝脱色，由图 3 可看出，电压对溶液的降解效果影响很大。在同电解时间下，浊度去除率随电压的增大而增加。当在电解时间为 90min，电压为 26V时，电解能取得最佳效果。当所取电压较低时，降解效果很不理想；过高则增加能耗。 3.2 电极间距对处理效果的影响 实验数据表明，当电解电压为 26V 时，在不同间距下进行电解，初始电流大小随着极板间距的增大而减小。在不同间距作用下，电解初始电流大小相差也比较大。电解溶液初始电流值越大，电解 90min 后处理效果就越好。 从图 4 中可看出，改变极板间距大小能够影响
6、降解效果。当两电极间距增大时，最终降解处理效率将变低。但当两电极间距取得太近，在电解过程中会产生大量气泡，以及其它一些作用过程，使得两电极的间距很难保持恒定，会给实验操作过程带来较大麻烦。故对极板间距大小选择应折中考虑。以下实验操作过程选取极板的间距大小为 3cm。 3.3 初始 pH 对处理效果的影响 pH 是化学方法处理废水过程中的重要影响因素。在电解电压为 14V，极板有限面积为 6.0cm4.6cm，极板间距为 3.0cm 的条件下，调节 pH 大小对模拟废水进行电絮凝处理。 4从图 5 中可看出，不同 pH 值下的降解效果差异很显著。在溶液 pH 值较低时，降解处理效果较好。这是因为
7、当 pH 值较低时，铁阳极电化学溶解和化学溶解的速率较快，钝化程度较小，可使电解槽溶液中 Fe2+浓度增高，但 pH 值过小，对电解电极材料影响较大，能加速电极的溶解，同时将会使处理后废水中的 Fe3+不能形成氢氧化物沉淀。 故实际操作过程中，需综合考虑 pH 值大小和在此 pH 值下的处理效率。当溶液呈现碱性时，易使铁阳极发生钝化作用，也不利于电解过程的进行。pH 值为2.85 条件下的最终处理效率与在 pH 值为 1.90 条件下相比较，两者相差较小。通过以上实验过程分析，本实验获得处理废水的理想 pH 值为 2.85。 3.4 初始浓度对处理效果的影响 在电解电压为 14V，极板间距为
8、3.0cm，pH=2.85，极板有限面积 6.0cm4.6cm的条件下，改变溶液初始浓度进行电解实验，图 6 为不同初始浓度下对废水处理效果的影响。当浓度改变时，电解作用随着初始溶液浓度增高时，初始电流大小也缓慢升高。随着电解时间的增加，电流大小将逐渐变小。电解 90min 后的电解大小不及初始电流大小的一半。 图 6 不同初始浓度下的处理效果从图中可知，在电解 90min 下，溶液的降解率随着初始溶液浓度的增高而不断提高；此时，当溶液初始浓度高于 243mg/L 时，溶液降解率可达 90%以上。 3.5COD 测试结果 不同初始浓度甲基橙溶液在 pH=2.85，t=0min 和 t=90mi
9、n 下 COD 去除率的比5较。 从图 7 中可看出，当初始溶液浓度高于 356mg/L 时，无机矿化率可达 80%以上。浓度较低时，无机矿化率也比较低。 4 结论 采用电絮凝法对甲基橙模拟废水进行处理研究，实验表明，电絮凝降解效果受电压因子、间距因子、初始溶液 pH 值因子以及初始浓度因子共同影响。在电极有限面积为 6.0cm4.6cm，极板间距为 3cm、初始溶液 pH 值为 2.85 和电解 90min条件下，当初始溶液浓度高于 243mg/L 时，色度去除率可达 90%以上，COD 去除率可达 75%以上。从电解处理后溶液残留角度来看，在操作实验下对不同浓度的研究发现，最终甲基橙含量很
10、接近，因此更适合于对高浓度的溶液进行处理。通过对不同初始溶液浓度的研究，发现初始溶液浓度越高，色度去除率也越高。在控制实验条件合适时，能同时满足色度去除率达 95%以上和 COD 去除率达 80%以上。参考文献 1甘莉，甘光奉.电凝聚水处理技术的新进展J.工业水处理，2002，22(5)：5-7. 2LinShengH，etal.TreatmentoftextilewastwaterbyelectrochemicalmethodJ. Wat.Res.，1994，28(2)：277-282. 3马子川，蒋兰宏，霍庆，等.新生 MnO2 对甲基橙废水的脱色特性研究J.城市环境与城市生态，2001，14(5)：23-24，27.
