电凝聚法处理活性艳橙X-GN 染料模拟废水工艺参数的正交试验优化研究

孙艳 李秋平 付忠田 王允妹

（1东北大学资源与土木工程学院 辽宁沈阳 110004 2沈阳环境科学研究院 辽宁沈阳 110016）

染料生产行业一直以来都是工业废水主要来源之一[1]，一般具有高CODcr、高色度、高含盐量、难生化降解的特点[2]，目前国内外染料废水处理技术主要有物理法、物理化学法、生物法、化学法以及一些优化组合工艺等。其中电化学技术因其具有诸多优点，日益受到国内外的广泛关注[3-4]。以往的研究成果表明，电解时间、电解电压、染料溶液初始浓度、电解质浓度、搅拌强度、染料溶液初始pH值、极板间距等众多因素都会对处理效果产生一定的影响[5]。但各项因素对处理效果的影响程度如何，各影响因素的主次关系怎样，却少有人研究。本文在参考相关文献和资料的基础上，选取其中六个主要因素，以脱色率为考察指标，通过正交试验的方法探索判断这些因素对处理效果的影响程度。在此基础上，采用极差法对正交试验结果进行统计分析，并确认最佳工艺参数。

1 材料与方法

1.1 实验装置

为自制电解槽(直径70mm,高100mm,有机玻璃)，配套可调式直流稳压电源，磁力搅拌器。两电极均为板厚2mm、长60mm、宽40mm铁板。

1.2 模拟废水的配制

根据实验设计，准确称取活性艳橙X－GN染料，加入电解质，用蒸馏水定容，并根据实验需要，用氢氧化钠或硫酸调整pH值。

1.3 活性艳橙X－GN 吸收光谱的测定

根据活性艳橙X－GN染料废水溶液的吸收光谱曲线测试结果，选取480nm测试模拟染料废水的吸光度

1.4 正交试验影响因素及水平的选择

由单因素条件实验可知，影响活性艳橙X-GN染料模拟废水脱色率的因素有电解时间、电压、初始pH值、搅拌速度、初始浓度、电解质浓度、极板间间距等，因此选定五水平六因素，如表1所示。

表1 正交试验因素表

1.5 脱色率计算方法

式（1）中A0为最大可见吸收波长下染料模拟废水原液的吸光度；A1为最大可见吸收波长下染料模拟废水不同反应t时间后的吸光度。

2 结果与讨论

2.1 正交试验结果与讨论

2.1.1 正交试验标记结果

表2 正交试验标记结果

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2.1.2 极差分析

表2中R为各因素的极差，可以看出，6种因素对电解活性艳橙X-GN染料废水脱色的影响程度依次为：电解时间（A）>电解电压（B）>搅拌强度（D）>电解质浓度（F）>初始pH（C）>初始浓度（E）。

2.2 实验结果验证

由上述结果可知，该方法处理染料模拟废水的优化实验条件为：电解时间15min，电压12V，初始pH值10，初始浓度800mg/L，搅拌速度800r/min，电解质浓度0.10mol/L，选用上述最佳工艺组合，重复3次实验，对处理效果进行验证，结果见表3。

表3 最佳工艺模拟废水处理效果

由表3可知，按照最佳工艺组合处理活性艳橙X-GN染料模拟废水的平均脱色率为99.06%，脱色效果好且具有重复性，并且与第18号正交试验的结果（99.5232%）接近，验证了所选最佳工艺的合理性。

3 结语

3.1 通过五水平六因素的正交试验研究可知，铁阳极电凝聚法处理活性艳橙X-GN染料模拟废水过程中6种因素对电解活性艳橙X-GN染料废水脱色的影响程度大小依次为：电解时间（A）>电解电压（B）>搅拌强度（D）>电解质浓度（F）>初始pH（C）>初始浓度（E）；

3.2 经对实验结果采用极差法分析可知，最佳处理条件为电解时间15min，电压12V，初始pH值10，初始浓度800mg/L，搅拌速度1000r/min，电解质浓度0.10mol/L；在此条件下经多次实验脱色率平均值可达99.06%。

[1]Ahmet Gürses,Mehmet Yal?in,Cetin Doar,Electrocoagulation of some reactive dyes:a statistical investigation of some electrochemical variables,Waste Management,Volume 22,Issue5,August 2002,Pages 491-499,ISSN 0956-053X.

[2]高立新,王燕,张大全.电化学法处理印染废水[J].印染,2010,10:12-15.

[3]陈婵维,付忠田,于洪蕾,姜彬慧.染料废水处理技术进展[J].环境保护与循环经济,2010,04:37-40.

[4]Elmira Pajootan,Mokhtar Arami,Niyaz Mohammad Mahmoodi,Binary system dye removal by electrocoagulation from synthetic and real colored wastewaters,Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers,Volume 43,Issue 2,March 2012,Pages 282-290,ISSN 1876-1070.

[5]杨波,任晓辉,谢辉,等.间接阳极氧化处理活性橙X-GN模拟染料废水的研究[J].安全与环境学报,2011,11(5).