电解法处理高浓度有机磷农药废水COD去除率的影响研究

陈斌曾桂华(.北京盈和瑞环保工程有限公司,北京00000；.长沙环境保护职业技术学院,湖南 长沙 40000)

电解法处理高浓度有机磷农药废水COD去除率的影响研究

陈斌1曾桂华2(1.北京盈和瑞环保工程有限公司,北京100000；2.长沙环境保护职业技术学院,湖南 长沙 410000)

采用惰性石墨电极片作为电极对高浓度有机磷农药废水进行电解实验，通过单因素实验研究电极数量、电解时间和催化剂Fe2+用量对高浓度有机磷农药废水COD去除率的影响，以确定最佳工艺条件。结果表明：电解处理高浓度有机磷农药废水适宜的反应时间在80～100min，在相同的电流强度下，增加电极数目，有利于COD的去除和缩短电解时间；H2O2与Fe2+的最佳摩尔比为10:1，此时COD的去除率最高可达45%。

电解法;有机磷农药废水; COD

电解法是一种较为成熟的废水处理方法，是在通入直流电的条件下，利用电极上发生的氧化还原反应而改变污染物性质或生成其它无害物质，从而去除污染物的方法。电解法广泛应用于处理电镀废水、印染废水、制药废水、制革废水、造纸黑液及其它高浓度有机废水的处理。该法处理废水具有很多优点，且可实现高度的设备化，设计装置紧凑、占地面积小、一次投入较少，易于实现自动化控制。

有机磷农药通常是指磷酸酯或硫代磷酸酯类有机化合物，具有种类多、药效高、用途广、易分解等特点，近年来已成为农业生产中使用最广泛的一类农药。有机磷农药生产过程中排放的废水不仅量大，而且化学需氧量(COD)含量极高，可达数万毫克/升。由于其毒性大、成分复杂，因此在排放前必须经过有效的处理过程。

本研究以湖南某农药厂有机磷农药生产车间废水为研究对象，通过单因素实验研究电极数量、电解时间和催化剂Fe2+用量对高浓度有机磷农药废水COD去除率的影响，以确定最佳工艺条件。

1 实验部分

1.1 实验材料与试剂

直流电源、石墨片电极、WXJ-Ⅲ微波消解装置、酸式滴定管、NaOH、pH计/试纸、30%双氧水、硫酸亚铁、重铬酸钾、硫酸亚铁铵、硫酸银、硫酸汞、邻菲罗啉、98%浓硫酸。

1.2 实验废水

本实验所采用的水样为湖南某农药厂的生产车间废水，该农药厂主要生产乐果、氧化乐果、甲基对硫磷(甲基1605)、敌敌畏、除草剂、甲基嘧啶磷等，其主要成份是磷酸酯类化合物。所采废水水样pH值为9.45，COD为81320mg/L。

1.3 分析方法

COD测定采用微波消解重铬酸钾滴定法进行测定。

2 结果与讨论

2.1 电极数量、电解时间对COD去除率的影响

以惰性石墨片为阴阳电极，平行成对放置于电解液中，在固定电解液pH=4、电流强度=1.5A、电解时间为60min、单片电极单面面积S=15cm2、每相邻两片电极间距d=2.0cm，30%的H2O2和FeSO4·7H2O的加入量分别设计为4.0mL和0.2g每100ml废水等参数不变的条件下，改变电极的数量进行实验，电极的数量分别设计为：2、4、6、8块，电极为阴阳相间排列。实验结果见图1和图2。

从图1可见，随着电极数量的增加，废水的COD去除率逐渐增加。当只用2块电极时，COD去除率为41.10%，当电极数量增加到8块，COD去除率达到了74.26%，增效明显。从图2可以看出，在电解时间为100min左右，COD去除率达到最大值。废水电解氧化降解大致分为三个阶段：0～20min为第一阶段，易氧化降解的小分子有机物降解，降解速度较快，COD去除速率较快；20～60min为第二阶段，部分结构复杂的大分子或环类有机物断裂为小分子，COD去除速率变缓，在30～60min，COD变化不大；60～100min为第三阶段，大分子或环类有机物断裂为小分子后的进一步降解。随后随着电解时间的延长，COD的去除率在60%左右波动并有不增反而有少量下降的趋势。从整个电解过程看，综合COD去除率和能耗，电解时间应控制在80～100min。在相同的电流强度下，增加电极数目，有利于COD的去除和缩短电解时间。

图1 电极数量对COD去除率的影响图

图2 不同电解时间下电解液的COD去除率变化图

2.2 催化剂Fe2+用量对COD去除率的影响

以两片石墨片为阴阳电极，平行成对放置于电解液中，在固定电解液pH=4、电流强度=1.5A、电解时间为60min、电极面积S=15cm2、电极间距d=2.0cm，30%的H2O2加入量分别设计为4.0mL每100ml废水等参数不变的条件下，改变催化剂Fe2+用量进行电解氧化实验，Fe2+以FeSO4·7H2O的形式加入，加入量分别设计为：0.05g、0.10g、0.25g、0.5g、1.0g 、1.25g。实验结果见图3。

从图3可见，在双氧水用量保持不变的条件下，随着FeSO4·7H2O用量的增加，在0.05～0.5g范围内，COD的去除率在40%上下波动，变化不大，进一步增大FeSO4·7H2O用量，当FeSO4·7H2O用量为1.0g，即H2O2与Fe2+的摩尔比约为10:1，COD的去除率增加到45.96%；此外，根据实验现象，随着FeSO4·7H2O用量的增加，电解液中产生的沉淀量也逐渐增加，会增大溶液中的电阻，减低电流效率。因此进一步增大FeSO4·7H2O用量，COD的去除率增加的量不大，而且会造成药剂成本的上升和电流效率的下降，因此H2O2与Fe2+的摩尔比保持为10:1左右即可。

图3 FeSO4·7H2O用量对COD去除率的影响图

3 结语

通过采用惰性石墨电极片作为电极对高浓度有机磷农药废水进行电解，实验结果表明：在相同的电流强度下，增加电极数目，有利于COD的去除和缩短电解时间；当电解时间控制在80～100min，H2O2与Fe2+的摩尔比保持为10:1左右时是最佳的电解条件。

[1] 潘全,王惠,等.铁碳微电解处理印染废水的研究[J].湖北大学学报，2011,(02).

[2] 龙吉海.微电解处理高浓度印染废水工艺条件的探索研究[J].资源节约与环保，2016,(07).

[3]黄瑾,胡翔,李毅,魏杰.铁碳微电解法处理高盐度有机废水[J].化工环保，2007,(03).

[4]姜兴华,刘勇健.铁碳微电解法在废水处理中的研究进展及应用现状[J].工业安全与环保，2009,(01).

[5]刘福达，何延青，等.电解法处理高浓度农药废水的实验研究[J].河北建筑工程学院学报，2005,(04).

陈斌(1979- )，男，湖南衡东人，大学本科，工程师，主要从事废水处理工程的设计与研究，副教授、高级工程师，从事环境污染治理、环境监测与评价研究。