电凝法处理活性艳橙X-GN模拟染料废水的研究

杨影 曹艳妮 王丽丽 付忠田

（1.东北大学设计研究院（有限公司），辽宁 沈阳110166；2.辽宁省冶金地质勘查研究院有限责任公司，辽宁 鞍山114000；3.辽宁康宁环境监测评价有限公司，辽宁 沈阳110179；4.东北大学资源与土木工程学院，辽宁 沈阳110819）

活性染料广泛应用于包装、纺织品、纸张和纸浆、印刷、皮革、制药等行业，这些染料多含有芳香结构和偶氮基团[1]，含有这些成分的废水直接排放，会造成若干健康问题，包括皮肤、眼睛和胃肠道的刺激、腹泻、咳嗽、呕吐等[2-3],还会恶化水生环境、中断光合作用、影响水生生物的生长等[4]，因此，排放前必须对这些染料废水进行有效处理。作为一种高级氧化废水处理技术，电凝聚法对于染料废水处理具有各种优势，得到了广泛研究[5-6],本研究采用电凝聚法对活性艳橙X-GN 染料模拟废水进行处理，考察不同因素对处理过程的影响，以确定采用该方法处理活性艳橙X=GN模拟染料废水的最佳参数。

1 材料与方法

1.1 反应装置

反应装置由直流稳压电源、电解槽和电磁搅拌装置等组成，如图1所示；电解槽的直径是80 mm，有机玻璃制成，有效容积约400 mL；铁电极板置于电解槽中央。

图1 实验装置

1.2 电极制备

采用铁电极，长60mm，宽40 mm，厚2 mm。使用前分别用粗细砂纸打磨，并分别用氢氧化钠和稀硫酸清洗，之后再用去离子水清洗干净，晾干，待用。

2 结果与讨论

2.1 电解时间的影响

实验条件为：初始浓度600 mg/L，Na2SO4浓度0.005 mol/L，搅拌速度500 r/min，极板间距1.0 cm，电解电压10V，pH 不调。分别电解5min，6 min，8min，10min，15min，20min，25min，反应结束后，取各自的下层清液过滤，分别测滤液的吸光度和COD，计算出脱色率和COD去除率，实验结果如图2.1所示。

图2.1 电解时间的影响

从图2.1 可以看出：随着电解时间的增长，脱色率逐渐升高，反应25min，脱色率可达到99.36%，但从整体来看，在10min之后脱色率开始增长缓慢；COD 去除率则逐渐提高，电解10min 时COD 去除率最高，可达到74.57%，但随着电解时间的继续增长，COD 的去除率降低。综合考虑，电解时间以10min为宜。

2.2 电解电压的影响

分别在电压为6V,8V, 10V,12V，14V 的条件下电解10min,其余参数同前，反应结束后，取各自的下层清液过滤，分别测滤液的吸光度和COD,计算出脱色率和COD 去除率，实验结果如图2.2所示。

图2.2 电解电压的影响

从图2.2可以看出：随着电解电压的增加，脱色率呈现先升高后略有下降的趋势。随着电解电压的增大，COD去除率呈波动变化，但总体为上升的趋势，当电解电压为12V时，COD去除率最高，可达77.9%。因此，电解电压以12V为宜。

2.3 搅拌速度的影响

分别在转速0r/min,250r/min,500r/min,750r/min,1000r/min的条件下电解10min，电压为12V，其余参数同前。反应结束后，取各自的下层清液过滤，分别测滤液的吸光度和COD,计算出脱色率和COD去除率，实验结果如图2.3所示。

图2.3 搅拌速度的影响

从图2.3可知，随着搅拌速度的增加，脱色率刚开始有显著的上升，500r/min时达到最大96.3%，从750r/min开始略有下降，到1000r/min时脱色率为93.57%。COD去除率变化也呈现先升高后下降的趋势，在搅拌速度为500r/min是COD去除率达到最大，为68.34%。

2.4 电解质浓度的影响

Na2SO4浓度分别为0.001mol/L，0.003mol/L，0.005mol/L,0.007mol/L,0.009mol/L，电压12V，搅拌速度500r/min，其余参数同前，分别对不同电解质浓度的溶液处理10min，反应结束后，取各自的下层清液过滤，分别测滤液的吸光度和COD,计算出脱色率和COD去除率，实验结果如图2.4所示。

图2.4 电解质浓度的影响

由图2.4中可知，脱色率在起初有显著的变化，在电解质浓度在0.005mol/L 之后脱色率基本趋于平稳，COD 去除率在电解质浓度为0.007mol/L时最大为64.95%，之后显著下降。综合考虑脱色率和COD去除率，选择电解质浓度为0.005mol/L较好。

2.5 溶液初始浓度的影响

实验条件为：Na2SO4浓度0.005 mol/L，搅拌速度500 r/min，极板间距1.0cm，电解时间10min，电解电压12V，pH不调。配制浓度分别为200mg/L，400mg/L，600mg/L，800mgL，1000mg/L 模拟染料废水溶液，分别对其处理10min，反应结束后，取各自的下层清液过滤，分别测滤液的吸光度和COD，计算出脱色率和COD去除率，实验结果如图2.5所示。

图2.5 溶液初始浓度的影响

从图2.5可以看出，溶液初始浓度对脱色率的影响较小，对COD 去除率有影响，随着染料初始浓度的逐渐增加，COD 的去除率逐渐增加。总体来看，染料初始浓度对脱色率和COD去除率的影响都不是很大。

2.6 溶液初始pH值的影响

用稀硫酸和氢氧化钠溶液调节pH到3.00，5.00，7.00，9.00，11.00，采用前述最佳参数电解处理10min，反应结束后，取各自的下层清液过滤，分别测滤液的吸光度和COD,计算出脱色率和COD去除率，实验结果如图2.6所示。

图2.6 溶液初始pH的影响

从图2.6可以看出，随着pH的逐渐增加染料的脱色率没有太大的变化，COD 的去除率随着pH 的增加呈现先增大后减小的趋势。当pH 在8 左右时，染料废水的色度和COD 都有较好的处理处理效果，因此pH取8较合适。

2.7 最佳工艺参数的确定

通过实验的最佳参数为：电解电压12V，搅拌速度500r/min，模拟废水初始浓度600mg/L，支持电解质浓度0.005mol/L，pH=8，在此条件下对活性艳橙X-GN模拟染料废水进行多次处理后可知，处理时间10min左右时，可以使脱色率达到97.85%，COD去除率达到55.71%。

3 结语

根据上述研究，可以得到采用铁电极电凝聚法处理活性艳橙X-GN模拟染料废水的最佳条件为：电解电压12V，搅拌速度500r/min，模拟废水初始浓度600mg/L，支持电解质浓度0.005mol/L，pH=8，在此条件下电解处理10min，能够使模拟废水脱色率达到97.85%，COD去除率达到55.71%。