电解均相催化氧化还原法降解印染废水的研究.doc

电解均相催化氧化还原法降解印染废水的研究摘要:利用自制的电解装置，以铁电极作为阳极,铜电极作为阴极对模拟印染废水进行电解.电解过程中产生的过氧化氢与阳极溶解生成的Fe2+生成羟基自由基，具有很强的氧化性，能与模拟印染废水中的发色基团（苯环）发生自由基链反应，并将苯环破坏降解。通过分子光谱法研究分析，结果表明:印染废水中的发色基团被完全破坏降解,脱色率可达99%以上,而用的时间仅为20min左右.关键词染料降解Fenton试剂印染废水；水处理技术环境保护与污染防治越来越受到人们的重视，被认为是新世纪里最为关注的一项工程。特别是对于纺织业印染废水的处理，一直为人们所困扰，据资料表明，在纺织印染过程中，染料的损失率约为10%左右。由于该类废水具有水量大。成分复杂。难降解。色度深，因此，所产生的危害尤为严重(1)。对于这类废水的处理一般所采用的方法有吸附。混凝。氧化。还原与生化等(2-3)。而这些方法都有着一些难以克服的缺点，很难达到对高色度印染废水的处理的要求。Eisenuer等利用Fenton试剂首次在处理苯酚工业废水中得到很好效果，引起了广泛关注(4)。本文利用了自制电解装置，以铁电极为阳极，铜电极为阴极，研究了在电解过程中产生过氧化氢与阳极溶解生成的Fe2+反应，生成的氢氧根自由基。由于氢氧根自由基具有很高的氧化电位，可以通过引发自由基链反应而使得印染废水中的有机物被氧化降解为最简单的分子H2O和CO2，因此对于纺织印染废水的脱色处理卓有成效，具有很高的实用价值.该方法具有操作简便,设备简单,效率高且没有二次污染,是纺织业印染废水处理中的一种很好的方法。本文基于对于电极的选择.工艺条件.电解质的加入量和实验条件的优化选择进行了研究,并且对于其脱色机理作了初步探讨.1、实验部分:1、1试剂模拟印染废水:邻苯三酚红(PR);溴邻苯三酚红(BPR);溴酚红;茜素紫;溴甲酚绿.浓度均为0.5×10-3mol/L。印染废水：淮北市纺织印染厂1、2实验装置及测量仪器电解池装置(自制)（如图-1）;WYJ---30V/3A晶体管直流稳压电源（上海）;DMS-200UV紫外可见光分光光度计(USA.Varian);NEXUS-740傅立叶红外光谱分析仪（USA。NEXUS）;过滤池(自制)1、3实验方法:采用电化学法处理印染废水，对于电极的选择至关重要，本文所采用的是将铜电极作为阴极并且置于电解槽底部,以铁电极作为阳极置于其上部，加入NaCl作为支持电解质，调节槽电压为3.0V，主电极间距5.0cm。电解前，先测定电解液PH值，同时在200～800nm间进行紫外可见光谱扫描，获得染料吸收曲线。在控制槽电压3.0V电解过程中,每隔一定时间取样测定PH值，并测定其吸光度，从而得出其吸收曲线变化。以傅立叶红外分光光度计对染料废水经电解处理后过滤并干燥的沉淀作红外光谱分析，与未经电解的染料试样的红外光谱分析进行对比，研究经过电解后染料的降解机理及降解后的产物的组成。2结果讨论2.1电极反应及降解机理：在PH6.0左右的拟印染废水中,随着电解的进行,PH值逐渐升高,溶液的颜色逐渐变浅,溶液中溶解的氧气在阴极逐渐被还原生成H2O2.O2+H++2e=H2O2同时H2O在阳极上氧化生成OH·2H2O-2e=2OH·+2H+将电解后的废水过滤后,取少量滤液,加入几滴0.1mol/LKSCN,检验其中含有Fe3+,将沉淀用0.1mol/L的HCL溶解后加入几滴0.1mol/LKSCN，同样可见其中含有Fe3+,可以判定在电解过程中存在下列反应:Fe+H2O2=Fe3++OH·+OH－由于生成的OH·具有非常强的氧化性,与有机物中的发色基团苯环发生自由基链反应,使之破坏降解,达到脱色目的.(5)在电解过程中,由于加入NaCl作为支持电解质,因此在电解过程中，可以生成少量的Cl2.ClO-，ClO3-等氧化性极强的物质，亦参与有机物的氧化降解。2Cl--2e=Cl2由于电解池无隔膜，阴极产生的OH－使模拟印染废水的PH值提高，溶液由中性变为碱性时，增加Cl2在溶液中的溶解度，促使阳极上进行如下反应：Cl-+2OH=ClO-+H2O+2e6ClO-+3H20=2ClO3-+3/2O2+6H++6e随着电解的进行PH值的增加，析氧反应的平衡电位变负，反应更容易发生。在PH7-9范围，电极反应产生新生态的ClO.ClO3.Cl2.O2等具有很高的氧化电位，对染料进行氧化还原反应，与Fention试剂同时参与对染料的发色基团的破坏降解，降解脱色效果大大加快，同时在电解过程中，在阴极上产生的H2流对凝聚物起到浮选作用，可以较为迅速地建立起均相催化氧化体系。阳极上FeFe2+的反应和阴极上O2H2O2的反应同时进行，且均为二电子电化学反应，在Ｈ2流的搅拌下，可以较为迅速地