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绿色环保型技术:电解法处理废水实例[2](十)

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-18  浏览次数:702

印染废水的处理

 

   印染废水是在纤维材料纺织成坯和浆纱、煮炼、退浆、漂白、丝光、印花、染色等工艺过程中产生的废水,其中含有萘系物、醌系物、胺类化合物、硫化物、铬、碱、酸等有害物质。我国每天印染废水排放量为250~300万t,而经过处理的只占30%左右。近几年来随着合成纤维的大量使用,聚乙烯醇等难生物降解的化学浆料和新型助剂广泛应用,尤其是碱减量技术的运用,废水的CODcr,值由原来的300~400 mg/L上升到2 000~3 000 mg/L,BOD5/CODcr,也下降到0.2左右,增加了此类废水处理的难度。

 

   染料废水色度高,成分复杂,可生物降解率低,排放后对地表水环境影响大,特别是其色度破坏了景观环境。

 

   我国染料工业具有小批量、多品种的特点,大部分是间歇操作,废水间断性排放,水质、水量变化范围大。染料生产流程长,产品收率低,废水组分复杂、浓度高(COD为1 000~10 000 mg/L)、色度深(500~50 000倍)。废水中有机组分大多以芳香烃及杂环化合物为母体,并带有显色基团(如-N=N-、-N=O)和极性基团(如-S03Na、-OH、-NH2),还含有较多的原料和副产品(如卤化物、硝基物、苯胺、酚类等),以及无机盐(如NaCl、Na2S04、Na2S等)。由于染料生产品种多,并朝着抗光解、抗氧化、抗生物氧化方向发展,因此染料废水处理难度加大。染料废水的处理难点:一是COD高,而BOD/COD值较小,可生化性差:二是色度高,且组分复杂。COD的去除虽与脱色相关,但脱色的困难更大。

 

   近年来出现的直接电解法为染料废水治理开辟了新的途径。电解法就是通过电极反应,在电解过程中,实现气浮和絮凝两个过程,去除有机物和脱色。

 

   电解法去除染料分子的过程实际上是电解一气浮一絮凝的过程。阴阳极发生电极反应。阳极上形成具有高吸附絮凝活性的絮凝剂,能有效去除染料废水中的胶体微粒和杂质。阴极生成的H2可带动絮状物向上运动到表层,反应结束后再沉淀,这是气浮过程。两极发生的氧化或还原反应,能够破坏染料分子的发色基团,把大分子物质变成小分子物质或彻底将其氧化为C02和H20,溶液变成无色。

 

加入电解质(一般为NaCl)有助于废水脱色和去除COD。原因是NaCl溶液电解时,阳极上发生析氯反应,Cl2是强氧化剂,Cl2与Na+、O2反应进一步生成NaCl0,NaClO有更强的氧化性。Cl2和NaCl0都是强氧化剂,可氧化染料分子,使其长键断裂而失色。另外,加入NaCl加快了H20电解,阴极不断产生H2形成的气泡带动絮状物向上运动,加快了有机物的气浮和絮凝。

 

电解法对染料废水有较好的处理效果,CODcr,去除率达90%以上,脱色率为l00%。

 

   笔者曾用添加NaCl的电解法,以涂层钛阳极对印染厂排出的2种废水进行处理:一为蓝色的靛蓝废水,稀释色度200~300倍,初始pH为9~10,电解120 min后颜色变清,pH为7;另一种为黑杂色含硫化黑废水,稀释色度200~300倍,初始pH为9,电解60 min后颜色变清,pH为7。

 

偶氮染料废水的处理

 

   直接染料是具有磺酸基或羧基的偶氮染料,大部分易溶于水。由于该染料废水成分复杂、浓度高、色度高、难降解物质多,且含有多种具有生物毒性或“三致”危害的有机物,难以采用常规的处理方法进行治理。尤其是废水中残存的染料组分,即使浓度很低,排入水体后也会造成水体透光率降低,最终破坏水体生态系统。因此,直接染料工业废水的治理成为亟须解决的一大难题。

 

Sn02电极和Pb02电极具有较高的析氧过电位,用来处理2种直接染料——直接橙S和直接耐晒黑G一的废水。在相同的工作条件下,相同时间内,以Sn02电极作阳极时废水COD值的下降较采用Pb02电极时快。当电解时间为210 min时,对于直接橙S染料废水而言,采用Sn02电极作为阳极时其降解率为76.8%,而采用Pb02电极作为阳极时仅59.2%;对于直接耐晒黑G染料废水,采用Sn02电极作阳极,其降解率为76.1%,而采用Pb02电极作阳极时其降解率为67.9%。可见Sn02电极降解染料废水的效率高于Pb02电极。

 

Ti/Ir02·Ta205/Sn02电极电解处理印染废水

 

 钛基板上涂覆以铱氧化物为主的铱钽混合氧化物涂层不溶性阳极(简称为Ti/Ir02·Ta205电极)的出现,为开发污水电解处理新技术提供了新的可能性。Ti/Ir02·Ta205电极除了具有优良的氧析出电催化活性外,还能在析氧体系中保持很高的稳定性,而且电极本身不会造成二次污染,符合节能降耗、不污染环境等“绿色材料”的要求。某染料厂实际废水含有1 14红、210黑、酸性橙Ⅱ、酸性毛元、25蓝等染料中间体,其主要参数为:CODcr,14 426 mg/dm3,色度2×104倍,pH 7.27,悬浮物643 mg/cm3,苯胺类l l.5 mg/cm3,硫化物5.45 mg/cm3。该废水电解10 h后,CODcr,值降到8 426 mg/dm3,CODcr,去除率达到40.2%,CODcr,平均去除速率为600 mg/(dm3.h)。

 

电化学法降解酸性红B

 

   采用隔膜电解槽成对电氧化技术降解酸性红B,阳极为Ti/Sn02·Sb205电极,阴极是Ni板。在电解过程中,阳极室脱色速率明显快于阴极室的脱色速率,这说明偶氮键更易于被直接电氧化或被阳极产生的次氯酸根所氧化而脱色。在阴极室,酸性红8的脱色主要是染料分子在阴极表面被还原或被阴极产生的H202、·OH氧化而脱色。

 

电催化去除罗丹明B

 

   纺织印染工业是主要的工业用水大户,其产生的废水最难处理至理想程度。因为这种工业废水具有高的色度、pH、温度,而且可生化性低,尤其是从印染和后整理工艺阶段所排出的废水。

 

   在阳极和阴极均为Ti/Ru02的无隔膜电解槽内,对于20 mg/L罗丹明B溶液,当电解质Na2S0。浓度为0.1 mol/L,溶液pH为2,外加电压8 V时,电解60 min后溶液的脱色率即达到95%;如果溶液中加入60 mg/L NaCl,那么只需电解30 min,罗丹明8的脱色率即可达到96%。

 

电化学法处理高含盐活性艳蓝KN.R废水

 

   电化学法处理高含盐活性艳蓝KN—R废水,阴极材料为石墨,阳极材料为网状金属氧化物电极。在阳极电位1.13 V,Na2S04浓度0.1 mol/L,NaCl浓度0.5 mol/L,活性艳蓝KN.R浓度0.1 mmol/L,电解液pH为6.4,温度为30℃的条件下,经4 h的电解,染料废水的脱色率达到l00%。

 

蒽醌染料的电解处理

 

   采用可以增大电极比表面积、强化传质的复极性固定床电解槽对葸醌染料进行处理。结果表明,蒽醌染料可被有效降解,出水COD、色度、总氮大幅度降低。电解槽中,钢筒为阴极,石墨棒为阳极。活性艳蓝X.BR溶液放置于空气中无脱色现象,但电氧化还原作用可以破坏葸醌染料分子结构中的发色共轭体系,使染料降解脱色。电解处理对其色度和COD的去除作用良好,两者的去除率分别达到99%和87%以上;染料水溶液的脱氮效果也很显著,总氮去除率高,出水硝酸盐氮比原水大幅度降低。

 

毛纺染整废水的处理

 

毛纺染整废水是一个复杂而稳定的多相分散体系,包含有大量电解质。由于电场和凝聚剂的作用,稳定状态被破坏而发生凝聚,而悬浮状物质能被凝聚绒粒所吸附,因而可用电解法处理毛纺染整废水。

 

采用无隔膜立式平板铁阳极电解槽,极距l0~25 A/m2,电流密度20~30~m2,电解时间15~60min。阳极使用钛基二氧化铅阳极或含铱涂层钛电极,工业化用电极尺寸为4 dm×4 dm。阴极为含铱涂层钛电极或电镀活性镍阴极。涂层钛电极使用寿命在6个月以上。废水处理量为l m3/h,连续或间断进行。电耗0.5~1.0 kW.h/m3。

 

   电解法处理毛纺染整废水,去除色度,出水中六价铬、硫化物浓度均可达到国家排放标准,色度去除率达80%~90%,COD去除率达60%~70%。

 

钴酞菁染料生产废水的电解处理

 

   某染料化工厂生产钴酞菁染料,生产过程中排放钴酞菁水洗废水、染料水洗废水等。废水中含有多种染料中间体及大量无机原料,其中的主要成分为N,N-二甲基丙二胺和钴离子。该废水具有污染物浓度大、色度高、可生化性差等特点。

 

电解法对钴酞菁废水进行预处理有明显效果,CODcr大幅度降低,BOD5与CODcr,的质量比从0.05上升到0.33,提高了废水的可生化性。用电解法对钴酞菁废水进行预处理,后续工段采用生化、物化处理,可使该废水达到国家二级排放标准。

 

[编辑:温靖邦]

 

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