電解法印染廢水脫色及COD的測定

1、電解法印染廢水脫色及COD的測定劉世宏 張融 涂楊 賀佳萌（中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院應(yīng)化1103班 湖南 長沙 410083）摘要：印染廢水是我國工業(yè)污水的排放大戶，廢水具有排放量大、脫色困難、有機(jī)物濃度高（易引起微生物繁殖，對(duì)自然生態(tài)環(huán)境造成巨大破壞）、成分復(fù)雜和難生化降解等特點(diǎn)。因此對(duì)于印染廢水的處理是重中之重已經(jīng)迫在眉睫。由于活性炭的高吸附除雜性以及電流電解可除去廢水中的有機(jī)物，因此本文以粒子群電極極性與活性炭的吸附富集理論為指導(dǎo)，研究電壓以及脫色時(shí)間對(duì)脫色效果的影響，從而找出最適的脫色條件。同時(shí)通過對(duì)廢水的COD（工業(yè)上重要的污水處理指標(biāo)）檢測來確定脫色的好壞。關(guān)鍵詞：電解法 廢水處理 脫

2、色 COD；1前言 1.1背景隨著工業(yè)的發(fā)展和生活水平的提高，人們對(duì)水資源越來越重視。為了解決水資源日益緊張的問題，在尋找新的水資源的同時(shí)，人們已把廢水的治理以及深度處理和尋找新的水源視為同等重要的問題，我國是個(gè)淡水資源嚴(yán)重短缺和供求矛盾突出的國家，更需重視廢水治理的問1。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年全國工業(yè)和城鎮(zhèn)生活廢水排放量為428.4億噸，比上年度增加3.2%。其中工業(yè)廢水排放量200.7億噸，比上年度增加3.5%；城鎮(zhèn)生活污水排放量227.7億噸，比上年增加3.0%。而其中紡織印染行業(yè)和燃料行業(yè)的排放廢水排放量為1.2億噸。因此研究印染廢水的處理技術(shù)非常有重要的顯示意義。本實(shí)驗(yàn)用電解法對(duì)印染稅費(fèi)

3、進(jìn)行脫色，同時(shí)測得了印染廢水的COD值。粒子群電極電解法脫色法是活性炭吸附-電解氧化兩者的結(jié)合反應(yīng)器中的活性炭由于多孔性而具有巨大的表面積對(duì)可溶性染料有較強(qiáng)的吸附作用，這樣與單純活性炭吸附作用有相似之處。但它又是良好的導(dǎo)體，當(dāng)活性炭粒子與主電極直接相接或間接連接時(shí)，它就成為主電極外延部分，成為單極粒子群電極，從而有效地?cái)U(kuò)大了電極面積。（如圖1） 圖1活性炭在電場中的狀態(tài)同時(shí)活性炭結(jié)構(gòu)形貌不完全相同，表面凹凸不平，具有明顯棱角尖端部位的電荷密度大，可以產(chǎn)生局部的高電位高電流，形成很多活性點(diǎn)，具有明顯活性催化電解作用。當(dāng)含有染料廢水通過時(shí)，染料分子發(fā)色基團(tuán)和助色基團(tuán)組成共軛體系，由于在電極上發(fā)生氧

4、化或還原而被破壞，從而達(dá)到脫色作用。同時(shí)，也是活性炭吸附物質(zhì)解吸作用。綜上分析，本法工作機(jī)理在于粒子群電極極性與活性炭的吸附富集、電解作用，催化分解作用等各種作用的協(xié)同作用。它具有脫色效率高、能耗低、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)印染廢水脫色效率可達(dá)99%以上，使出水透明無色，同時(shí)除去廢水中COD值達(dá)80%以上2。 2實(shí)驗(yàn)部分2.1試劑亞甲蘭人工印染有色廢水：稱取亞甲蘭0.2g溶于1000ml水中，此液含亞甲蘭濃度為2.0×10-4g/mol，0.4167mol/L K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱取12.259gK2Cr2O7（105干燥2小時(shí)，優(yōu)級(jí)純）溶于水中，并以水稀釋到1升。0.2500mo

5、l/硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱取98.0gFe(NH4)2(SO4)2·6H2O溶于蒸餾水中，加40ml濃H2SO4,加熱溶解至透明，冷卻，以不稀釋到1升。硫酸亞鐵銨溶液標(biāo)定：取20ml0.04167mol/L K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液，水稀釋至100ml,加濃H2SO430ml,冷卻后，加2-3滴試亞鐵靈指示劑，用待標(biāo)定硫酸亞鐵銨溶液滴定出淡紅色。2.2實(shí)驗(yàn)儀器分光光度計(jì)、直流電源電爐1000W、調(diào)壓器（1kVA）、500ml三角燒瓶、冷凝管、滴定管、移液管（50ml）、脫色反應(yīng)器：厚度由2mm的有機(jī)玻璃制成，其結(jié)構(gòu)如圖2所示 圖2 脫色反應(yīng)器2.3實(shí)驗(yàn)方法2.3.1實(shí)驗(yàn)條件選定活性炭填

6、充物準(zhǔn)備：將為2-3mm活性炭，用篩篩取粉末，稱取60-65g,用水浸泡24小時(shí)，另外用塑料焊釘剪成2mm長小粒與活性炭顆粒混均勻，一起裝入脫色反應(yīng)器中。（本次實(shí)驗(yàn)只做了將處理好的活性炭裝入反應(yīng)器中）將含亞甲蘭染料的廢水流入脫色器中，選擇控制流速為10ml/min,兩極通入直流，電壓選取5、8、12、15V分別進(jìn)行電解。在電解時(shí)每隔10分鐘取一次流出處理廢液，在分光光度計(jì)上于680nm處進(jìn)行測定光密度（E），測定結(jié)果列入表1。2.3.2 COD值測定實(shí)驗(yàn)步驟取水樣（分別用實(shí)驗(yàn)中的染料廢水原液和處理半小時(shí)后的廢水）50ml于500ml三角燒瓶中，加入25ml0.4167mol/L K2Cr2O7

7、標(biāo)準(zhǔn)溶液，并投入3-4粒玻璃球，小心加入H2SO4-AgSO4試劑40ml立即裝上冷凝管，用電爐加熱沸騰，保持回流狀態(tài)1小時(shí)，冷卻后，用蒸餾水沖洗一次冷凝管，取下三角燒瓶，流水冷卻至室溫，水稀釋到150ml,加入3-4滴亞鐵為指示劑，0.2500N硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)滴定到由蘭綠色變?yōu)榧t色為止。同樣方法做空白實(shí)驗(yàn)。3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與處理3.1脫色效果與時(shí)間與電壓的關(guān)系表1 實(shí)驗(yàn)測得不同電壓下被處理樣品的吸光度次數(shù)原處理液樣1(10min)樣2(20min)樣3(30min)樣4(40min)5V時(shí)吸光度E/v2.6120.0030.0030.0030.0038V時(shí)吸光度E/v2.6380.0020.002

8、0.0030.00412V時(shí)吸光度E/v2.7010.0020.0030.0020.00415V時(shí)吸光度E/v2.6600.0010.0010.0020.003其中E0為原處理液的吸光度，En為樣品的吸光度?？瞻讓?shí)驗(yàn)所消耗Fe(NH4)2(SO4)2的體積：30.00ml。測出染料廢水原料消耗Fe(NH4)2(SO4)2的體積16.60ml。以及處理后廢水消耗的消耗Fe(NH4)2(SO4)2的體積V226.10ml。滴定現(xiàn)象：溶液顏色變化為：橙黃草綠綠深綠紅表2 脫色率(E0-En)/E0樣品1樣品2樣品3樣品45V99.885%99.885%99.885%99.885%8V99.924%9

9、9.924%99.8862899.848%12V99.926%99.889%99.926%99.852%15V99.962%99.962%99.925%99.887%根據(jù)表(1)中的時(shí)間和吸光度數(shù)據(jù)作圖。另外根據(jù)電壓與吸光度的數(shù)據(jù)作圖。 圖3 吸光度與時(shí)間的關(guān)系吸光度和時(shí)間的關(guān)系因本次操作問題，導(dǎo)致沒有明顯的規(guī)律出現(xiàn)，在不同的電壓下。吸光度隨時(shí)間的變化有隨之變大也有隨之變小的情況出現(xiàn)。在理論中應(yīng)是吸光度隨著時(shí)間的推移而減小。最后由于脫色效果達(dá)到最大而保持不變。圖4 吸光度與電壓之間的關(guān)系由圖可知，四個(gè)圖整體反應(yīng)的是吸光度隨著電壓的增大而先增大后小的情況，但在理論中，這種情況是不可能出現(xiàn)的。理想

10、的圖線應(yīng)是吸光度隨著電壓的增大而逐漸減小最后保持不變3.2計(jì)算COD值對(duì)于染料廢水原液：a=30.00ml,b=16.60ml,N=0.2500mol/L,V=50ml對(duì)于處理半小時(shí)后的廢水A=30.00ml,b=26.10ml,N=0.2500mol/L,V=50ml4實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論4.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果 本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較沒有規(guī)律，首先是電壓和吸光度的關(guān)系我們組的數(shù)據(jù)擬合出來的曲線是完全沒有關(guān)聯(lián)了，其次在擬合吸光度與處理廢水時(shí)間的關(guān)系上，四個(gè)曲線的變化也是不一致的。但是在計(jì)算COD的值的時(shí)候我們實(shí)驗(yàn)計(jì)算所得到的結(jié)果還是比較好的，脫除率為70.9%，效果還算可以。4.2實(shí)驗(yàn)誤差分析及結(jié)果討論在本次實(shí)驗(yàn)

11、中，我初步了解了有關(guān)污水處理的方法，尤其是在數(shù)據(jù)處理時(shí)，了解了很多有關(guān)污水檢測和處理的方法。并且熟悉了相關(guān)儀器的操作。經(jīng)思考，本人認(rèn)為影響實(shí)驗(yàn)的因素可能有如下幾點(diǎn)：在測定吸光度時(shí)，由于沒有調(diào)整好進(jìn)水與出水的流速一致，導(dǎo)致在測量中流速發(fā)生變化影響了脫色效果。比色皿的差異：在測量一部分樣品的吸光度時(shí)，沒有用同一個(gè)比色皿，不同的比色皿，對(duì)吸光度有影響。其他組樣品的影響及潤洗的差異，在實(shí)驗(yàn)后期，雖用了同一個(gè)比色皿，但由于是與其他組共用，會(huì)到其他組樣品的影響。同時(shí)不同組員測量時(shí)，由于操作等問題，也會(huì)造成一些誤差。在一開始裝儀器的時(shí)候可能我們接的線就是錯(cuò)誤的，沒有任何脫色的效果，而且在實(shí)驗(yàn)過程中水的流速也是不穩(wěn)定的，水流速過大的話也會(huì)導(dǎo)致脫色效果變差。在儀器方面，儀器功能不是很穩(wěn)定，有時(shí)候同樣一個(gè)液體連續(xù)測兩次的結(jié)果都有不同，而且比色皿的擦拭我們只是用濾紙來進(jìn)行，濾紙并不能完全的除去比色皿光滑面的灰塵。在用蒸餾水做參比溶液時(shí)，我們在實(shí)驗(yàn)室用的是自來水做的標(biāo)準(zhǔn)液，這個(gè)對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果也是有一定的影響。在滴定方面的誤差主要是由于對(duì)于滴定終點(diǎn)的理解不正確，在滴定的時(shí)候我對(duì)于滴定終點(diǎn)始終沒有