电化学法处理染料废水的脱色实验研究
刘艳+左燕君
摘要：用电化学法对染料废水进行脱色实验研究。主要考察电解质浓度、电流密度、pH值和染料初始浓度对实验效果的影响。实验表明：在极板间距为2.5cm，不投加电解质NaCl，不调节pH值，电流密度为5mA/cm2，初始浓度为700mg/L的条件下，COD去除率为63.28%。由于实际染料废水中含盐量较高，电解质浓度对实际染料废水的处理效果影响并不大。实际染料废水COD去除率随着电流密度的增大而增大，随着pH值和染料初始浓度的减小而增大。
关键词：电化学法；降解；染料废水；影响因素
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）01-0084-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.049
Decolorization of dye wastewater by electrochemical method
Liu Yan，Zuo Yanjun
（Jiangxi Provincial Environmental Monitoring Center Station， Nanchang Jiangxi 330039， China）
Abstract： Study on the decolonization of dye wastewater by electrochemical method. The effects of electrolyte concentration， current density， pH value and the initial concentration of dye on experiment were investigated. Experimental results show that： the studied effect to the actual wastewater is worse than the treatment than pure dye wastewater. On the condition that the plate spacing of 2.5cm， without the electrolyte NaCl， the pH is not adjusted， the current density is 5mA/cm2 and the initial concentration is 700mg / L， the COD removal rate is up to 63.28%. Electrolyte concentration has little effect on the actual wastewater. The COD removal rate of the actual dye wastewater may increase with the increase of current density and the decrease of the pH value. The lower the initial concentration of dye is， the higher COD removal rate is.
Key Words： Electrochemical method；Degradation；Dye wastewater；Factors
电化学法具有气浮、絮凝、杀菌的作用，且没有添加任何混凝剂，便于废水回用，因此，在废水处理上的应用越来越广泛[1-3]。染料废水普遍存在COD高、色度高、成分复杂、可生化性差等问题，所以处理难度大、费用高[4]。本文采用HJ-1型电解浮上法实验装置，以铝板为电极板的电絮凝-气浮法对浙江义乌一染料厂的染料废水进行了实验研究。
1 实验部分
1.1 实验水样
本实验的废水来自于浙江义乌一染料厂。其水质具体情况见表1：
1.2 实验装置
HJ-1型电解浮上法实验装置：采用可溶性铝板为电极，极板面积为40cm2。该装置可以自动交换电极，当阴阳极交换时，阳极钝化现象又重新开始。通过电流调节，使反应在恒定电流下进行。
1.3 仪器及药品
HJ-1型电解浮上法实验装置、哈希分光光度计、pH计等。
铬黑T、NaCl、H2SO4、NaOH等。
1.4 实验方法
取500mL铬黑T模拟废水置于烧杯中，以铝板为电极板，在不同的极板间距和电流密度下，加入不同量的电解质，调节pH值，进行电解，实验完毕取样静置一段时间后，取上清液，测定其吸光度，计算脱色率和脱色能耗。
2 结果与讨论
2.1 电解质浓度的影响
在以下反应条件下考察电解质NaCl浓度对实际染料废水降解效果的影响：极板间距为2.5cm、电流密度为5mA/cm2、不调节pH值，电解质NaCl浓度分别为0g/L、0.5g/L、1g/L。實验结果如图1所示。
从图1中可以看出，电解质浓度的增加对实际废水的影响很小。当NaCl浓度由0g/L增加到1.0g/L时，脱色率由48.88%提高到51.28%，仅提高了2.4%。因此，该染料厂的染料废水可不加电解质。
在纯染料降解过程中，电解质浓度的影响很大，但在实际染料废水中却不大，说明实际废水中已经含有大量的电解质。由于实际染料废水含盐量高的特性，用传统方法处理的效果往往并不理想，但电化学法表现出了较强的实用性。
2.2 电流密度的影响
在以下反应条件下考察电流密度对实际染料废水降解效果的影响：极板间距为2.5cm、不投加电解质NaCl、不调节pH值，电流密度分别为2.5mA/cm2、5mA/cm2、7.5mA/cm2。实验结果如图2所示。
从图2中可以看出，随着电流密度的增大，COD去除率也逐渐增大。当电流密度由2.5mA/cm2增大到7.5mA/cm2时，实际染料废水COD去除率由40.00%提高68.56%，提高了28.56%。高电流密度比低电流密度效率高。因此，该染料厂的染料废水应采用的最佳电流密度为7.5mA/cm2电流密度对实际染料废水的影响和模拟染料废水的情况相一致。废水的脱色率随着电流密度的增大而增大。电流密度越大，脱色速率越大。对于高浓度的实际染料废水，适当提高电流密度可加快反应速率。
2.3 pH值的影响
在以下反应条件下考察废水pH值对实际染料废水降解效果的影响：极板间距为2.5cm、不投加电解质NaCl、电流密度为5mA/cm2，用H2SO4调节pH值分别为3、5.5、6。实验结果如图3所示。
从图3可知，随着pH值的减小，实际染料废水COD去除率略有增大。当pH由6减小到4时，染料废水COD去除率由48.88%增大到52.24%，提高了3.36%。
溶液pH值对实际染料的影响和模拟染料废水的影响一样。由于实际废水一般都是呈酸性的，因此，对实际废水的pH不调节。
2.4 初始浓度的影响
实际废水的初始浓度都较高，因此考虑将初始浓度稀释进行实验。反应条件：极板间距为2.5cm、不投加电解质NaCl、电流密度为5mA/cm2、不调节pH值，初始浓度分别为：350mg/L、700mg/L、1400mg/L。在上述条件下对实际染料废水进行电解实验，实验结果如图4所示。
从图4可知，随着染料初始浓度的降低，COD去除率逐渐增加。当染料初始浓度由1400mg/L减小到350mg/L时，染料废水COD去除率由47.68%增大到60.88%，提高了13.2%。由此可知，染料初始浓度对实际废水的影响较大，且初始浓度越低，降解效果越好。
这是由于实际废水初始浓度越高，水中含有的杂质越多。在电解过程中产生的气泡就有一部分将杂质吸附上浮，影响了电解效果。
3 小结
（1）确定了电化学处理浙江义乌某染料厂的染料废水的最佳工艺：极板间距为2.5cm、不添加电解质、电流密度为7.5mA/cm2、不调节pH、初始浓度为350mg/L，经过60min反應后，COD去除率为68.56%；
（2）由于实际废水中含盐量较高，所以电解质浓度对实际染料废水处理效果影响并不大。实际染料废水COD去除率随着电流密度的增大和pH值的减小而增大。染料初始浓度越低，COD去除率越高。
参考文献
[1]刘增超，刘文辉，郑先俊.电絮凝-气浮法对印染废水脱色的实验研究[J].工业安全与环保，2007，33（4）：8-10.
[2]郭晨.电化学氧化法在工业废水处理中的应用研究[J].化工管理，2017，（09）：251.
[3]樊广萍，谢江坤，李睦，周军.电化学氧化技术在废水处理中的应用研究[J].净水技术，2016，（06）：30-36.
[4]宋卫军.染料废水的电化学脱色研究[J].河北化工，2008，31（3）：65-67.
收稿日期：2017-11-15
作者简介：刘艳（1985-），女，现就职于江西省环境监测中心站。
摘要：用电化学法对染料废水进行脱色实验研究。主要考察电解质浓度、电流密度、pH值和染料初始浓度对实验效果的影响。实验表明：在极板间距为2.5cm，不投加电解质NaCl，不调节pH值，电流密度为5mA/cm2，初始浓度为700mg/L的条件下，COD去除率为63.28%。由于实际染料废水中含盐量较高，电解质浓度对实际染料废水的处理效果影响并不大。实际染料废水COD去除率随着电流密度的增大而增大，随着pH值和染料初始浓度的减小而增大。
关键词：电化学法；降解；染料废水；影响因素
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）01-0084-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.049
Decolorization of dye wastewater by electrochemical method
Liu Yan，Zuo Yanjun
（Jiangxi Provincial Environmental Monitoring Center Station， Nanchang Jiangxi 330039， China）
Abstract： Study on the decolonization of dye wastewater by electrochemical method. The effects of electrolyte concentration， current density， pH value and the initial concentration of dye on experiment were investigated. Experimental results show that： the studied effect to the actual wastewater is worse than the treatment than pure dye wastewater. On the condition that the plate spacing of 2.5cm， without the electrolyte NaCl， the pH is not adjusted， the current density is 5mA/cm2 and the initial concentration is 700mg / L， the COD removal rate is up to 63.28%. Electrolyte concentration has little effect on the actual wastewater. The COD removal rate of the actual dye wastewater may increase with the increase of current density and the decrease of the pH value. The lower the initial concentration of dye is， the higher COD removal rate is.
Key Words： Electrochemical method；Degradation；Dye wastewater；Factors
电化学法具有气浮、絮凝、杀菌的作用，且没有添加任何混凝剂，便于废水回用，因此，在废水处理上的应用越来越广泛[1-3]。染料废水普遍存在COD高、色度高、成分复杂、可生化性差等问题，所以处理难度大、费用高[4]。本文采用HJ-1型电解浮上法实验装置，以铝板为电极板的电絮凝-气浮法对浙江义乌一染料厂的染料废水进行了实验研究。
1 实验部分
1.1 实验水样
本实验的废水来自于浙江义乌一染料厂。其水质具体情况见表1：
1.2 实验装置
HJ-1型电解浮上法实验装置：采用可溶性铝板为电极，极板面积为40cm2。该装置可以自动交换电极，当阴阳极交换时，阳极钝化现象又重新开始。通过电流调节，使反应在恒定电流下进行。
1.3 仪器及药品
HJ-1型电解浮上法实验装置、哈希分光光度计、pH计等。
铬黑T、NaCl、H2SO4、NaOH等。
1.4 实验方法
取500mL铬黑T模拟废水置于烧杯中，以铝板为电极板，在不同的极板间距和电流密度下，加入不同量的电解质，调节pH值，进行电解，实验完毕取样静置一段时间后，取上清液，测定其吸光度，计算脱色率和脱色能耗。
2 结果与讨论
2.1 电解质浓度的影响
在以下反应条件下考察电解质NaCl浓度对实际染料废水降解效果的影响：极板间距为2.5cm、电流密度为5mA/cm2、不调节pH值，电解质NaCl浓度分别为0g/L、0.5g/L、1g/L。實验结果如图1所示。
从图1中可以看出，电解质浓度的增加对实际废水的影响很小。当NaCl浓度由0g/L增加到1.0g/L时，脱色率由48.88%提高到51.28%，仅提高了2.4%。因此，该染料厂的染料废水可不加电解质。
在纯染料降解过程中，电解质浓度的影响很大，但在实际染料废水中却不大，说明实际废水中已经含有大量的电解质。由于实际染料废水含盐量高的特性，用传统方法处理的效果往往并不理想，但电化学法表现出了较强的实用性。
2.2 电流密度的影响
在以下反应条件下考察电流密度对实际染料废水降解效果的影响：极板间距为2.5cm、不投加电解质NaCl、不调节pH值，电流密度分别为2.5mA/cm2、5mA/cm2、7.5mA/cm2。实验结果如图2所示。
从图2中可以看出，随着电流密度的增大，COD去除率也逐渐增大。当电流密度由2.5mA/cm2增大到7.5mA/cm2时，实际染料废水COD去除率由40.00%提高68.56%，提高了28.56%。高电流密度比低电流密度效率高。因此，该染料厂的染料废水应采用的最佳电流密度为7.5mA/cm2电流密度对实际染料废水的影响和模拟染料废水的情况相一致。废水的脱色率随着电流密度的增大而增大。电流密度越大，脱色速率越大。对于高浓度的实际染料废水，适当提高电流密度可加快反应速率。
2.3 pH值的影响
在以下反应条件下考察废水pH值对实际染料废水降解效果的影响：极板间距为2.5cm、不投加电解质NaCl、电流密度为5mA/cm2，用H2SO4调节pH值分别为3、5.5、6。实验结果如图3所示。
从图3可知，随着pH值的减小，实际染料废水COD去除率略有增大。当pH由6减小到4时，染料废水COD去除率由48.88%增大到52.24%，提高了3.36%。
溶液pH值对实际染料的影响和模拟染料废水的影响一样。由于实际废水一般都是呈酸性的，因此，对实际废水的pH不调节。
2.4 初始浓度的影响
实际废水的初始浓度都较高，因此考虑将初始浓度稀释进行实验。反应条件：极板间距为2.5cm、不投加电解质NaCl、电流密度为5mA/cm2、不调节pH值，初始浓度分别为：350mg/L、700mg/L、1400mg/L。在上述条件下对实际染料废水进行电解实验，实验结果如图4所示。
从图4可知，随着染料初始浓度的降低，COD去除率逐渐增加。当染料初始浓度由1400mg/L减小到350mg/L时，染料废水COD去除率由47.68%增大到60.88%，提高了13.2%。由此可知，染料初始浓度对实际废水的影响较大，且初始浓度越低，降解效果越好。
这是由于实际废水初始浓度越高，水中含有的杂质越多。在电解过程中产生的气泡就有一部分将杂质吸附上浮，影响了电解效果。
3 小结
（1）确定了电化学处理浙江义乌某染料厂的染料废水的最佳工艺：极板间距为2.5cm、不添加电解质、电流密度为7.5mA/cm2、不调节pH、初始浓度为350mg/L，经过60min反應后，COD去除率为68.56%；
（2）由于实际废水中含盐量较高，所以电解质浓度对实际染料废水处理效果影响并不大。实际染料废水COD去除率随着电流密度的增大和pH值的减小而增大。染料初始浓度越低，COD去除率越高。
参考文献
[1]刘增超，刘文辉，郑先俊.电絮凝-气浮法对印染废水脱色的实验研究[J].工业安全与环保，2007，33（4）：8-10.
[2]郭晨.电化学氧化法在工业废水处理中的应用研究[J].化工管理，2017，（09）：251.
[3]樊广萍，谢江坤，李睦，周军.电化学氧化技术在废水处理中的应用研究[J].净水技术，2016，（06）：30-36.
[4]宋卫军.染料废水的电化学脱色研究[J].河北化工，2008，31（3）：65-67.
收稿日期：2017-11-15
作者简介：刘艳（1985-），女，现就职于江西省环境监测中心站。
