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印染废水具有有机污染物含量高、碱性强、色度高和可生化性差等特点，属于难降解工业废水。随着染料工业的快速发展，染料成分日趋复杂，染料本身的抗光解、抗氧化、抗生物降解能力也逐渐增强，进一步加大了印染废水的处理难度。
我公司实验室基于微电解法的氧化还原，絮凝共沉淀，吸附和电场效应等协同作用、它在废水处理中“高效率，低成本”的巨大优势以及铁炭微电解法存在的问题，本课题提出采用铝炭微电解法处理模拟和实验印染废水。首先，以铝粉和活性炭作为电极材料，以偶氮染料刚果红为目标污染物，系统研究了铝炭微电解法处理模拟印染废水：实验探讨了刚果红脱色和COD去除效果及各影响因素的影响范围；确定了各影响因素的排序和最佳反应条件；深入研究了铝炭微电解降解刚果红脱色动力学；在分析铝炭微电解法降解刚果红中间产物的基础上，描述了刚果红可能的降解途径。然后，以废铝屑和活性炭为电极材料，研究了铝炭微电解处理实际印染废水的效果，并分析了经济性。
实验结果表明，刚果红脱色率及COD去除率随铝粉投加量的增加而增加，合适的铝粉投加量为16~24g/L；刚果红脱色率和COD去除率随着铝炭质量比的减小呈现先增加后降低的趋势，适宜的铝炭质量比为1:3~1:1；初始pH对处理效果影响最大，在pH10~12.5内，刚果红脱色率及COD去除率随着pH升高而急剧增加；在溶解氧1.25~7.59mg/L范围内，刚果红脱色率及COD去除率随着溶解氧的升高而降低。
正交试验结果表明，各因素的影响排序为pH>铝粉投加量>反应时间>铝炭质量比；铝炭微电解法处理刚果红废水的最佳条件：铝粉投加量24g/L，铝炭质量比1:2、pH12、反应时间90min。最佳条件下刚果红脱色率及COD去除率分别达到90.4%和78.6%。
动力学分析结果表明，铝炭微电解降解刚果红脱色过程符合表观二级动力学方程。刚果红脱色反应表观速率随着溶液初始pH、铝粉投加量、温度、摇床转速的增大而提高；随着铝炭质量比的降低而先提高后降低。在288-308K范围内刚果红脱色反应活化能为2379.6J/mol，刚果红脱色反应属于传质控制过程。采用紫外可见光谱扫描、离子色谱、LC-MS等分析刚果红降解中间产物主要为：3,4-二氨基萘-1-磺酸盐，联苯胺，4-氨基-3-((4’-氨基-[1,1’-联苯]-4-基)偶氮基)-1-磺酸盐和2-((4’-氨基-[1,1’-联苯]-4-基)偶氮基)-1-萘胺。推测出刚果红的可能降解途径为：刚果红分子中的N=N双键在新生态[H]的攻击下断裂，生成3,4-二氨基萘-1-磺酸盐和4-氨基3-((4’-氨基-[1,1’-联苯]-4-基)偶氮基)萘-1磺酸盐；后者在[H]的进一步作用下，发生N=N双键的断裂，转化为3,4-二氨基萘-1-磺酸盐和联苯胺，萘环开环和C—S键断键，分别生成4-氨基-3-((4’-氨基-[1,1’-联苯]-4-基)偶氮基)-1-磺酸盐和2-((4’-氨基-[1,1’-联苯]-4-基)偶氮基)-1-萘胺。
实验结果：采用铝炭微电解法处理印染废水，pH在11~12范围内，废水COD去除率不低于50%，同时，反应后出水基本无颜色。经济性分析表明处理每吨该实际废水的费用不高于0.85元。( 责任编辑：管理员 ) |
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