催化电解印染废水影响因素研究

殷明彩



催化电解印染废水影响因素研究

殷明彩

波鹰（厦门）科技有限公司

该文采用纳米催化电解技术，对印染废水的COD及色度去除率影响因素进行了研究，考察了电解时间、电流密度、电导率及pH等因素对去除率的影响。结果表明，COD和色度的去除率随电解时间的增加和电流密度的增大而增加，且对色度的去除效果要优于COD。增加电导率对废水的色度和COD的去除效果不明显，适当降低废水的pH值有利于增强电解效果。

印染废水 影响因素 催化电解

印染废水是印染企业生产过程中排放的各种废水混合后的总称。印染废水主要由退浆废水、煮练废水、漂白废水、丝光废水、染色废水和印花废水组成，其中含有大量的染料、助剂、浆料、酸碱、纤维杂质及无机盐等，其特点是有机物含量高、碱度高、色度深、组成复杂、可生化性差，而且其中的硝基、氨基化合物及铜、铬、锌、砷等重金属元素具有较大的生物毒性。长期以来，印染废水一直是工业废水处理的重点和难点。电催化氧化的机理主要是通过电极和催化材料的作用产生超氧自由基、过氧化氢（H2O2）、羟基自由基（·OH）等活性基团来降解有机物。这种降解途径使有机物降解更彻底、不易产生毒害中间产物，基本上无二次污染，被称为“环境友好”技术。加之其设备小、占地少、运行管理简单、COD去除率高和脱色效果好等优点，日益受到人们的重视。为了进一步提高催化电解法的处理效果，研究制约该方法处理效果的影响因素是十分必要的。因此，本文通过将实验研究电导率、电解质、时间、电流、酸碱度等因素对催化电解去除印染废水的影响，力求找到最佳的去除条件。

1 材料与方法

1.1 试验仪器与材料

COD快速测定仪，微波闭式COD/TN/TP消解仪，WMX-ⅢA，广东韶关科力实验仪器有限公司；中润ZRC-6，混凝实验搅拌机（带温控、六联搅拌机）；电子天平（精度为0.001g）。

药剂：氢氧化钠、硫酸、硫酸钠、聚合硫酸铝、聚丙烯酰胺，以上均为分析纯试剂。

1.2 实验步骤

1.2.1电解时间对催化电解处理印染废水效果的影响

在电导率为1500μS/cm、电流为5A条件下，电解时间分别为0.5、1、2、3、4min，测各个指标（COD、色度）。

1.2.2电流密度对催化电解处理印染废水效果的影响

在电导率为1500μS/cm、电解时间为1min条件下，电流分别为1、3、5、7、9A，测各个指标（COD、色度）。

1.2.3电导率对催化电解处理印染废水效果的影响

在电解工作电流为5A，电解时间为1min条件下，溶液浓度电导率分别为1500μS/cm、3000μS/cm、4500μS/cm、6000μS/cm，测各个指标（COD、色度）。

1.2.4 pH对催化电解处理印染废水效果的影响

在电流为5A、电解时间为1min条件下，pH为2、4、7、10、12，测各个指标（COD、色度）。

1.3 分析方法

COD采用微波闭式COD/TN/TP消解仪测定；色度测定采样稀释倍数法。

2 结果分析与讨论

2.1 电解时间对COD与色度去除率的影响

在5个装有印染废水1L的烧杯中，调节直流稳压电流至5.0A。分别电解0.5 min，1 min，2 min，3 min，4 min。电解后的废水色度与COD变化情况见图1（左）。

图1 电解时间和电流强度对废水去除效果的影响

由图1（左）可知，随着电解时间的延长，色度与COD的去除率逐渐增大，在4min时去除率分别达到60%与28%，而实验中也观测到废水颜色随电解时间的增加逐渐变淡，也直观地显示出电解时间对脱色效果的影响。另外，图1（左）中色度的去除率明显高于COD，说明不同电解时间条件下，催化电解对色度的去除效果要优于COD。

2.2 电流强度对COD与色度去除率的影响

由图1(右)可知，色度与COD的去除率随着电流的增加而逐渐增大，且实验中也观测到，废水颜色随电流密度的增大逐渐变淡，这与时间变化的影响较为相似。但在较低电流强度下（1A与3A），色度去除率为0，可见低电流强度条件下脱色效果不明显。

2.3 电导率对COD与色度去除率的影响

由图2(左)可知，电导率为6000μS/cm条件下，色度与COD去除率分别为28%、11%，具有一定的去除效果。但1500~4500μS/cm时，色度去除率均为14%，COD最高仅为4.4%，由此可见，增加电导率对废水的色度和COD的去除效果不明显。

为减少氯离子电解过程中对电解效果的干扰，设计以硫酸钠为电解质调节电导率试验，结果见图2(右)。

图2(右)中，色度去除率变化情况与NaCl为电解质变化情况相似，而COD去除率维持10%~13%，变化甚微。综上所述，在高电导率（>6000μS/cm）对脱色有一定的去除效果，但在1500~6000μS/cm条件下增加电导率对去除效果的影响不大。

（左：电解质为NaCl；右：电解质为Na2SO4）

2.4 pH值对COD与色度去除率的影响

实验中观察到，pH为2与pH为4的实验组颜色要明显浅于其他组，图3(左)中，色度和COD去除率也明显高于其他组，而在pH在7~12之间的废水色度去除率基本没有变化，COD去除率呈现缓慢上升的趋势。图3(右)显示以硫酸为介质调节pH对废水去除效果的影响情况，其变化趋势基本和以盐酸为介质的变化情况基本相同。

（左：盐酸调pH；右：硫酸调pH）

从以上可知，在酸性和碱性条件下，催化电解后COD去除率要高于中性条件（pH=7）,且随着酸性或碱性的加强，去除率逐渐增大。但在较强酸性条件下的去除效果要明显优于碱性。李大鹏[1]对毛纺厂的染缸废水研究表明，废水pH值降低，脱色率升高，并发现在酸性条件下的电化学氧化效能高于较强碱性水质。因此，适当降低废水的pH值有利于增强电解效果。

3 结论

采用纳米催化电解技术，考察电解时间、电流密度、电导率及pH等因素对印染废水的COD及色度去除率的影响。结果表明：（1）COD和色度的去除率随电解时间和电流密度的增大而增加，且对色度的去除效果要优于COD。

（2）高电导率（>6000μS/cm）对脱色有一定的去除效果，但在1500~6000μS/cm条件下增加电导率，对去除效果的影响不大。

（3）在酸性和碱性条件下，催化电解后COD去除率要高于中性条件（pH=7）,且随着酸性或碱性的加强，去除率逐渐增大。但在较强酸性条件下的去除效果要明显优于碱性，适当降低废水的pH值有利于增强电解效果。

[1]李大鹏. 电化学氧化处理印染废水的过程和特性[J].中国给水排水, 2002, 18(5): 6-9.