安曉雯 李玉金 王崟峰

摘要：內(nèi)電解法是通過內(nèi)電解槽中鐵碳微電池的電化學(xué)作用和填料的吸附作用處理廢水。本論文以偶氮廢水為處理目標(biāo)，分別運(yùn)用粉煤灰、鐵屑和鐵炭內(nèi)電解法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本處理實(shí)驗(yàn)的最佳工藝條件為：反應(yīng)時(shí)間10min、反應(yīng)開始體系pH4.0、鐵屑與粉煤灰比例為3:1、廢水原始濃度80mg/L、粉煤灰加入量5g/100mL，去除率83.08%。

關(guān)鍵詞:偶氮廢水 粉煤灰 鐵屑 鐵屑與粉煤灰的比例 正交實(shí)驗(yàn)

The experimental study of treating dye wastewater with fly ash

LI Yu-jinAN Xiao-wenWANG Yin-feng

College of Environment and ResourceDalian Nationalities University Dalian 116600 China

anxiaowen@dlnu.edu.cn

Abstract: The treatment of wastewater by internal electrolysis is via the electrochemical role of the iron-carbon micro-cell and the adsorption of filling in inter-electrobath. The treatment of azo dye wastewater was studied by fly ash, iron scraps and iron-carbon internal electrolysis. The result showed that when the time of treatment was 10 minutes, the pH value was 4.0, the ratio of iron scraps and fly ash was 3:1, the initial concentration was 80 mg/L, and the amount of fly ash was 5g/100mL, respectively, the removing rate was 83.08%.

Keyword: azo dye wastewaterfly ashiron scrapsorthogonal experiment

隨著染料工業(yè)的迅速發(fā)展，染料工業(yè)所帶來的污染問題也日益嚴(yán)重，在實(shí)際使用的染料中，偶氮染料是重要的一種，其數(shù)量比例在50%以上[1]，因其前體及其降解產(chǎn)物芳香胺具有致癌性[2-3]，因此在對染料降解和脫色研究中，偶氮染料的研究備受重視[4-5]。內(nèi)電解作為預(yù)處理工藝，具有成本低、效果好的特點(diǎn)[6-8]，但影響其脫色因素諸多，本文用正交法對影響廢水脫色率的因素進(jìn)行了研究，包括pH值，鐵碳比，振蕩時(shí)間，原水濃度，粉煤灰加入量。

1. 材料與方法

1.1單獨(dú)加粉煤灰和鐵屑處理廢水

分別取濃度為60mg/l的廢水100ml于若干錐形瓶中并做標(biāo)記，各加入4克鐵屑，A取出其中10個(gè)振蕩不同的時(shí)間，得出最佳振蕩時(shí)間，B取出5個(gè)在最佳振蕩時(shí)間下得出最佳pH，C取出4個(gè)已加入廢水的錐形瓶加入不同的鐵屑量，在最佳振蕩時(shí)間和最佳pH下得出最佳加入量。單獨(dú)加入粉煤灰方法同上。

1.2 正交試驗(yàn)

取100 ml廢水，以原水振蕩時(shí)間、pH、鐵屑和粉煤灰比例、原水濃度和粉煤灰加入量為影響因素，用正交法得出的最佳處理工藝處理廢水。

2. 結(jié)果與討論

2.1 單獨(dú)用粉煤灰處理廢水

2.1.1時(shí)間對處理效果的影響

從圖可以看出，脫色率隨時(shí)間的增加先下降后上升，40min時(shí)達(dá)最大值且隨后基本不變，最大脫色率為92.57%。出現(xiàn)這一結(jié)果是因?yàn)榉勖夯业奈街饕俏锢砦阶饔茫譃?個(gè)階段，分別是顆粒外擴(kuò)散過程，顆粒內(nèi)擴(kuò)散過程及吸附反應(yīng)過程，完成之后將會(huì)出現(xiàn)解吸作用，所以超過一定的時(shí)間又會(huì)使脫色率下降。

2.1.2 pH對處理效果的影響

從圖可以看出，隨著pH的增加，脫色率先下降后上升，pH為6時(shí)達(dá)到最大值，隨后，脫色率略有下降。最大脫色率為95.23%。

2.1.3 加入量對處理效果的影響

從圖可以看出，在反應(yīng)開始，隨著加入量的增加，脫色率基本不變，當(dāng)加入量大于4g時(shí)脫色率開始呈下降趨勢。加入量為4g時(shí)達(dá)到最大值，最大脫色率為93.63%。粉煤灰在絮凝過程中作為助凝劑，為絮凝的迅速長大創(chuàng)造了條件。但由于粉煤灰為細(xì)小微粒，過高的灰水比將不利于沉淀分離，降低沉降性能，從而影響脫色率。

2.2 單獨(dú)用鐵屑處理廢水

2.2.1時(shí)間對處理效果的影響

從圖可以看出，在反應(yīng)開始，隨著吸附時(shí)間的增加，脫色率呈上升趨勢，當(dāng)時(shí)間達(dá)到30min以后，脫色率略有下降，基本趨于穩(wěn)定。在30分鐘時(shí)脫色率達(dá)到最大值，最大脫色率為95.76%。

2.2.2 pH對處理效果的影響

從圖可以看出，在反應(yīng)開始，隨著pH的增加，脫色率基本不變，當(dāng)pH大于4之后脫色率呈下降趨勢。pH為4時(shí)達(dá)到脫色率最大值，最大脫色率為96.29%。

2.2.3 加入量對處理效果的影響

從圖可以看出，在反應(yīng)開始，隨著加入量的增加，脫色率呈上升趨勢，當(dāng)加入量大于4g時(shí)脫色率基本穩(wěn)定，當(dāng)加入量大于5g時(shí)脫色率呈下降趨勢，但比較緩慢。加入量為5g時(shí)達(dá)到最大值，最大脫色率為93.63%。

2.3 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

以振蕩反應(yīng)時(shí)間、pH值、鐵屑和粉煤灰比例、廢水初始濃度、粉煤灰加入量為影響因素，正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及理化分析如表3.1所示。

從上表可以得出，影響因素的從主到次依次為：C、E、B、A、C，本工藝最佳組合為：A1B2C5D3E3，即：影響因素從高到低為鐵屑與粉煤灰比例、粉煤灰加入量、pH值、反應(yīng)時(shí)間和模擬廢水原始濃度；最佳工藝條件是反應(yīng)時(shí)間10min、反應(yīng)開始體系pH4.0、鐵屑和粉煤灰比例為3:1、廢水原始濃度80mg/l、粉煤灰加入量5g/100mL，最佳工藝條件下廢水去除率為98.08%。

3. 結(jié)論

本文采用粉煤灰法、鐵屑法和內(nèi)電解法處理偶氮染料廢水，在適當(dāng)?shù)耐都恿?，一定的pH值、反應(yīng)時(shí)間、原水濃度和適當(dāng)?shù)蔫F炭比的情況下，對偶氮廢水的去除效果非常明顯，總結(jié)得出如下結(jié)論：

1) 經(jīng)處理廢水所得出水的偶氮含量能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，利用內(nèi)電解法處理偶氮廢水進(jìn)行處理是經(jīng)濟(jì)可行的。

2）粉煤灰處理偶氮廢水的最適時(shí)間是40min，最適pH值是6，最優(yōu)加入量是5g。

3) 鐵屑處理廢水的最佳時(shí)間是30min，最適pH值是4，最優(yōu)加入量是5g。

4) 正交實(shí)驗(yàn)確定了利用內(nèi)電解法處理偶氮廢水的最佳工藝條件：反應(yīng)時(shí)間10min、反應(yīng)開始體系pH4.0、粉煤灰加入量5g/100mL（5%）、模擬廢水原始濃度80mg/l、鐵炭比為3：1，最佳工藝條件下廢水去除率為98.08%。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊造燕.水污染防治及城市污水資源化技術(shù)，北京：科學(xué)出版社，1993.

[2] Zhemin Shen，Wenhua Wang，Jinping Jia，et al . Degradation of dye solution by an activated carbon fiber electrode electrolysis system . Journal of Hazardous Materials，2001，84:107～116.

[3] 李莊.曾光明. 偶氮染料廢水處理研究現(xiàn)狀及其發(fā)展方向. 湖南化工，2000，30(6): 12～15.

[4] 楊蘊(yùn)哲.楊衛(wèi)身.楊鳳林.等. 電化學(xué)法處理高含鹽活性蒽醌染料廢水的研究. 化工環(huán)保，2005，25(3):178～181.

[5] 蘆國營.張朝暉.周曉云. 生物吸附在染料廢水處理中的應(yīng)用研究. 化工環(huán)保，2005，25(6):446～450.

[6] 陳燦.施漢昌.鐵屑法處理含染料廢水中鐵屑表面化學(xué)研究.環(huán)境化學(xué)，2004，(1): 93～94.

[7] 劉宏.李菊萍.高濃度乳化廢水的破乳-氧化-吸附深度處理研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,37(4):1740-1742.

[8] 李國朝.鐘嬋娟.李仙芝.等.聚乙烯醇/活性炭多孔復(fù)合材料處理印染廢水研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,39(9):5181-5182.