内电解法处理染料废水实验研究

周洵平 庞维福 徐晓莉

（1重庆远达水务有限公司 重庆 400060 2泸州市龙马潭区环境监测站 四川泸州 646100）

内电解法处理染料废水实验研究

周洵平1庞维福2徐晓莉2

（1重庆远达水务有限公司 重庆 400060 2泸州市龙马潭区环境监测站 四川泸州 646100）

染料废水因其成分复杂，较难处理，在环保产业中成为污染源的重点。本文通过实验研究了Fe/Cu内电解法处理染料废水时pH和Fe、Cu质量比对处理效果的影响。

染料废水；Fe/Cu内电解法；环保产业；节能效果

印染行业排放的废水成分复杂,色度和化学需氧量很高,印染废水是较难处理的工业废水。当前中国产业结构正逐渐调整,一些规模相对小、污染较严重的染料生产企业将逐渐被取缔和替代。很多印染加工企业采用落后工艺，在加工过程产生的印染废水未经处理就直接排放，对周围环境造成了较大危害。印染行业污水处理借助我国产业升级，加强环境保护已成为全社会的共识[1]。

1 染料废水

1.1 染料废水的来源

印染行业染料生产过程复杂，产生的废弃物较多,在染料加工的磺化、硝化、重氮化、氧化还原以及酸(盐)析等很多工艺过程都会产生固体废气物、废水和废气。印染废水主要来自产品结晶后的母液、加工生产流失的染料、部分生产阶段的清洗污水、生产器皿清洗和冲洗厂房或设备产生的废水等[2]。

1.2 染料废水的特点

中国印染工业生产工艺很多是间断式操作,染料产品数量多、产品产量小,废水不连续排放的特点,废水水质变化大,污水色度高，而且化学需氧量高且成分复杂，可生化性较差，无机盐含量高，生物毒性大等。

1.3 染料废水的危害

染料废水含有大量的无机重金属离子如铁、钴、镍、铜、铬、镉、砷、铅等排入水体中，这些重金属离子对水生生态系统有很大的危害。重金属除了危害水生态系统还可能危害到生物体，由于生物圈的物质循环和能量转移，重金属随之迁移。重金属可以通过水循环或表面接触危害人体，有的重金属通过食物链间接地危害人身健康,如水俣病、痛痛病等,受重金属污染重者还可能会引起死亡[3]。

2 处理染料废水的方法

印染废水排放总量越来越大，由于印染行业废水排放标准越来越高，印染废水的处理难度将越来越大,因此需要开展成本低、高去除率的废水处理技术。电化学技术是近年来处理化工废水应用最多，而且处理难度最低的方法。其中应用最广泛的是电化学法，这种方法应用范围广、操作简单、维护成本低及处理效果明显,除了染料废水外还应用于很多种工业废水处理领域。

3 Fe/Cu内电解法

3.1 实验原理

铁/铜内电解法实验原理是利用两种金属的化学电位不同，在以印染废水为电解质的环境中组成很多原电池，铜作为催化剂，发生氧化还原化学反应，对印染废水起到氧化分解的作用，同时金属离子可以吸附和絮凝去除污染物。而内电解反应中主要降解污染物的是新生态的铁离子和还原氢。

3.2 实验试剂

本实验所用水样为青岛某染料厂的混合染料废水,主要试剂见表1。

表1 主要实验试剂

3.3 实验方法

本实验采用铁屑和铜粉作为实验原材料。铁屑筛选后粒径控制在0.3到0.5厘米之间。为消除铁屑和铜粉这两种材料对实验结果的影响,实验开始前要进行相应的处理；铸铁屑用质量分数为10%的热碱水浸泡0.5h去除表面油渍,取出后用蒸馏水清洗，再用2%的稀盐酸浸泡0.5h，以去除铁屑表面的铁锈,露出新鲜表面,再用蒸馏水冲洗干净,备用。本实验采用静态烧杯实验。将实验材料在烧杯中按比例充分混合,倒入染料废水，铁屑与铜粉与染料废水发生化学反应。

3.4 实验结果及讨论

3.4.1 pH的影响

取水样各500mL,分别调节pH至2,3,4,5,6，将铁屑与铜粉倒入烧杯中,经过半小时的反应时间。然后取出样品，用环境监测仪器设备检测化学需氧量和色度两相指标。pH对内电解处理效果的影响图1所示

从实验结果可以看出，在pH=3时,色度的去除率达到70%，而化学需氧量的去除率也可以达到55%，在Ph=3时这两种污染物的去除率最高,pH值过低或过高均会影响二者的去除率。

3.4.2 铁铜质量比的影响

分别按照铁和铜的质量比为8:1,16:1,20:1,24:1,30:1,35:1,50:1倒入烧杯。取等量水样,调节pH=3,将印染废水倒入烧杯中至稍低于铁屑表面,经过1时的反应，检测两种物质的去除率。

从实验结果可以看出色度的去除率随铁铜质量比增大而增大,化学需氧量的去除率随铁铜质量比呈现抛物线趋势,当铁铜质量比为30:1时色度和化学需氧量的去除率均为最大值75.6%和58.2%,与不使用催化剂的相比,去除率分别提高9.1%和15.7%。

图1 pH对色度和COD去除率影响

4 节能效果对比

图2 铁铜质量比对去除率的影响

染料废水的电化学法与电絮凝方法相比，反应时间短，而且不需要消耗电能,操作维护方法更为简便。在pH=3,反应时间为0.5h,铁铜质量比为30:1条件下,染料废水的去除率最高，铁/铜电解法对色度的去除率可以达到70%以上,化学需氧量的去除率可达到60%左右。

[1]姜佩.染料废水处理技术研究.中国海洋大学.2012(04).

[2]陈跃.染料废水处理技术及研究趋势.黄石理工学院学报.2011(02).

[3]丁绍兰,李郑坤,王睿.染料废水处理技术综述.水资源保护.2010(05).

周洵平（1975-），男，汉族，硕士研究生，高级工程师，主要从事水污染防治技术方面研究。