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三维电解-芬顿氧化联用技术处理含铬染色废水
在金属加工、表面处理、电镀、制革等工业中一系列染色处理睬产生大量染色废水，这类废水含有大量表面活性剂、染料等物质，普遍具有高COD和高色度。另外由于含重金属类染料的广泛使用，使得该类废水中含有大量重金属污染物，其中以铬最具毒性，也最难处理。铬属于国家环保标准中第一类污染物，需严格掌握，假如处理不当直接排入水体会对生态环境造成破坏，危害人体健康。含铬染色废水中铬的存在形式一般有Cr(VI)和Cr(III)两种，相对Cr(III)而言，Cr(VI)具有强氧化性，且毒性是Cr(III)的100倍。GB21900-2022《电镀污染物排放标准》中表3规定的工业污水排放限值要求Cr6+的最高允许排放浓度为0.1mg·L-1和总铬0.5mg·L-1，对电镀企业铬排放监控严格。此外，色度作为水质检测中一项常规指标，往往代表着水体中含有特定污染物，简洁的脱色方法并不能使络合态的含铬染料分子物质分别。因此，处理含铬染色废水技术的讨论与开发尤为重要。三维电解技术是基于传统的平板二维电极，增加粒子电极，使电解槽的面体比增加，提高处理力量。该技术工艺凭借环境友好型，应用于预处理高浓度难降解有机废水，目前在处理各类染色废水中也已有一些胜利的应用。络合态的染料分子在电极电荷以及在电极产生的具有很高的化学活性新生态H+作用下，使其粒子表面电荷、电位转变，发生氧化还原反应，分子失稳。铁碳粒子电极释放出的Fe2+经中和及曝气后生成优良的胶体絮凝剂Fe(OH)3使染料分子颗粒产生絮凝、沉淀，达到废水脱色效果。与传统物化学法相比，三维电解技术效率高、成本低、设备简洁、易操作，已成为近几年来废水处理的讨论热点。芬顿氧化法是通过添加适量Fe2+与H2O2，酸性环境下H2O2与Fe2+反应生成强氧化力量的·OH和OH-，将难降解的有机物氧化分解，发色基团和助色基团不饱和结构破坏，以达到脱色的目的，另一方面利用Fe(OH)3胶体絮凝作用吸附有机分子，使其通过沉淀去除。相比一般氧化法处理成本和效率上有了很大的提高，同时，芬顿反应可与其他处理工艺相结合，提高处理效率且能够降低处理成本。本讨论尝试将三维电解-芬顿氧化联用处理含铬染色废水，为有效降解染色废水供应新的处理途径。1、材料与方法1.1试验材料及仪器供试废液样品取自广东省东莞市某PCB厂阳极氧化表面处理生产线的含铬染色废水：COD为4521mg·L-1，pH值为6.85，电导率为228μs·cm-1，总铬浓度为24.21mg·L-1，Cr6+浓度为5.71mg·L-1。所需试剂及溶剂为本地供应商供应，均为分析纯;E3620A试验室用两路输出电源;pH值采纳酸度计测定，电导率采纳电导率测定仪测定，色度参考张莘民提出方法用紫外分光光度计测定，总铬浓度采纳原子汲取分光光度计测定，Cr6+浓度用紫外分光光度计测定。1.2试验方法三维电解装置如图1所示，该反应器以石墨板为阴阳极，内部充填铁碳颗粒，作为第三粒子电极。该反应器底部采纳空气曝气。1.3数据处理与分析脱色率根据以下公式计算：式中：A0为反应前溶液吸光度，A为反应后溶液吸光度。总铬去除率根据以下公式计算：式中：C为反应结束后溶液总铬的浓度，C0为反应前溶液总铬的浓度。采纳MicrosoftExcel软件进行统计分析，Origin8.5.1软件作图。2、结果与争论2.1三维电解处理方案2.1.1电压对脱色及总铬去除效果的影响在不同的电压条件下(10V、20V、30V、40V、50V)对废液样品进行电解处理30min后加入絮凝剂，使其絮凝沉淀，过滤。考察三维电解输出电压对废水脱色及总铬去除效果的影响。试验结果如图2所示。由图2可知，废水脱色及总铬去除效果与电压呈正相关，电压过低，电化学进行程度不彻底，影响处理效果。当掌握电压为40V，脱色率及总铬去除率分别为81.2%和91.70%。但当进一步增加电压至50V时，脱色率及总铬去除率反而有所降低，分别为79.9%和89.96%。这是由于随着电压的上升，在极间距不变的状况下，电场强度增大，粒子电极之间电势加大，氧化性提高。所以随着电压上升，脱色率上升。然而当电压过高，则会导致反应强度过大，虽能增快反应速率，但副反应增多，同时高电压使粒子电极发生了钝化，导致脱色及总铬去除效果下降。电压增加的同时可增加带电粒子运动，有利于电解絮凝反应的进行，但槽电压越大，能耗也越大，出于经济考虑可选用在40V电压强度下进一步试验。2.1.2电解时间对脱色及总铬去除效果的影响在40V电压强度下对废液样品进行三维电解处理，分别在电解时长为15、30、60、90、120min取适量样品，加入絮凝剂使其絮凝沉淀、过滤。考察三维电解时间对废水脱色及总铬去除效果的影响