直接染料废水的电化学脱色研究

论文摘要

在越南,工业废水对水环境的污染还比较严重。其中,纺织印染行业是污染最严重的行业之一。目前,越南的纺织印染废水处理过程中存在两个主要问题：（1）处理技术不稳定；（2）废水处理后还存在多余染料的颜色,如紫色,靛蓝,粉红连花等。此外,由于废水含有氧化漂白剂,致使废水处理难度增加。现在越南还没有印染废水处理真正有效和经济的方法。由于染料成分结构多样和相对稳定,所以采用传统处理法效率不高。应用电化学法处理印染废水,不仅色度去除效果好,还可以较大地提高废水的可生化性,去除部分COD。此外,电化学法处理技术具有结构紧凑,占地面积小,投资小,系统构造简单,易于实现自动化,污泥量小且不易产生二次污染等优点,越来越受到人们的关注。尤其在印染废水处理方面具有较好的发展前景。本研究以目前越南常用的三种不同结构直接染料（直接黄R、直接大红4BE和直接绿BE染料）模拟废水为处理对象,分别以铁和铝作为阳极,不锈钢作为阴极进行电化学法脱色实验研究。在实验过程中考察了电流密度、初始pH值、染料初始浓度、电化学反应时间、电解质种类和电解质浓度对三种直接染料模拟废水的脱色率和脱色能耗的影响；同时对处理前后的直接染料模拟废水进行紫外——可见吸收光谱分析,考察染料的脱色与COD去除的关系,并进行染料脱色动力学研究。实验结果表明：对于直接黄R染料模拟废水,在染料浓度为50 mg/L、电解质浓度为0.01 mol/L、温度为200C、搅拌速度为600 r/min、反应时间为60 min的实验条件下,以铁为阳极时,电流密度2.083 mA/cm2、初始pH值7.11,用Na2SO4为电解质,脱色率可达92.2%,脱色能耗1.709 kWh/kg染料,COD去除率62.9%；而以NaCl为电解质,脱色率可达92.9%,脱色能耗2.334 kWh/kg染料；以铝为阳极时,电流密度为2.5 mA/cm2、初始pH值为6.76,用Na2SO4为电解质,脱色率为96.1%,脱色能耗2.399 kWh/kg染料,COD去除率为83.6%；以NaCl为电解质,脱色率97.2%,脱色能耗2.797 kWh/kg染料。对于直接大红4BE染料模拟废水,在染料浓度为50 mg/L、电解质浓度为0.01 mol/L、温度为20-C、搅拌速度为600 r/min、反应时间为60 min的实验条件下,以铁为阳极时,电流密度为1.667 mA/cm2、初始pH值为6.54,用Na2SO4为电解质,脱色率达到92.1%,脱色能耗为1.298 kWh/kg染料,COD去除率33.9%；而以NaCl为电解质,脱色率为88.7%,脱色能耗3.146 kWh/kg染料；以铝为阳极时,电流密度为1.25 mA/cm2、初始pH值为6.83,用Na2SO4为电解质,脱色率达94.3%,脱色能耗1.014 kWh/kg染料,COD去除率为79.3%；以NaCl为电解质,脱色率92.8%,脱色能耗0.966 kWh/kg染料。对于直接绿BE染料模拟废水,在染料浓度为50 mg/L、电解质浓度为0.01 mol/L、温度为200C、搅拌速度为600 r/min、反应时间60min的实验条件下,以铁为阳极时,电流密度为3.333 mA/cm2.初始pH值为6.65,用Na2SO4为电解质,脱色率达到90.3%,脱色能耗4.073 kWh/kg染料,COD去除率33.9%；而以NaCl为电解质,脱色率为88.9%,脱色能耗为5.373 kWh/kg染料；以铝为阳极时,电流密度为2.083 mA/cm2、初始pH值为6.54,用Na2SO4为电解质,脱色率达92.2%,脱色能耗1.844 kWh/kg染料,COD去除率71.0%%；以NaCl为电解质,脱色率92.6%,脱色能耗2.16kWh/kg染料。以铁和铝为阳极,各种影响因素对三种直接染料模拟废水的脱色反应速率常数的影响有所不同。直接绿BE染料模拟废水的脱色反应速率常数受电流密度影响不明显。以铁板作为阳极时,初始pH值对三种直接染料模拟废水的脱色反应速率常数的影响大于以铝板作为阳极。染料初始浓度对直接黄R染料模拟废水的脱色反应速率常数的影响比较明显。三种直接染料模拟废水的脱色反应速率常数受两种电解质Na2SO4和NaCl浓度的影响不大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 染料概述
• 1.1.1 染料分类
• 1.1.2 染料的颜色
• 1.1.3 直接染料
• 1.2 印染废水来源和特点
• 1.2.1 印染废水来源
• 1.2.2 印染废水分类及特点
• 1.2.3 越南印染废水的特点
• 1.3 印染废水的处理方法及研究进展
• 1.3.1 物理处理法
• 1.3.2 生物处理法
• 1.3.3 化学处理法
• 1.3.4 电化学处理技术研究现状
• 1.4 主题依据
• 1.5 研究目的与意义
• 1.6 研究内容与技术路线
• 第2章 实验方法
• 2.1 实验染料与化学药品
• 2.2 实验仪器
• 2.3 实验与分析方法
• 第3章 直接黄R染料模拟废水电化学脱色实验研究
• 3.1 铁阳极电化学脱色直接黄R染料模拟废水
• 3.1.1 染料脱色的影响因素
• 3.1.2 脱色与COD去除的关系
• 3.1.3 紫外—可见吸收光谱分析
• 3.2 铝阳极电化学脱色直接黄R染料模拟废水
• 3.2.1 染料脱色的影响因素
• 3.2.2 脱色与COD去除的关系
• 3.2.3 紫外—可见吸收光谱分析
• 3.4 小结
• 第4章 直接大红4BE染料模拟废水电化学脱色实验研究
• 4.1 铁阳极电化学脱色直接大红4BE染料模拟废水
• 4.1.1 染料脱色的影响因素
• 4.1.2 脱色与COD去除的关系
• 4.1.3 紫外—可见吸收光谱分析
• 4.2 铝阳极电化学脱色直接大红4BE染料模拟废水
• 4.2.1 染料脱色的影响因素
• 4.2.2 脱色与COD去除的关系
• 4.2.3 紫外—可见吸收光谱分析
• 4.3 小结
• 第5章 直接绿BE染料模拟废水电化学脱色实验研究
• 5.1 铁阳极电化学脱色直接绿BE染料模拟废水
• 5.1.1 染料脱色的影响因素
• 5.1.2 脱色与COD去除的关系
• 5.1.3 紫外—可见吸收光谱分析
• 5.2 铝阳极电化学脱色直接绿BE染料模拟废水
• 5.2.1 染料脱色的影响因素
• 5.2.2 脱色与COD去除的关系
• 5.2.3 紫外—可见吸收光谱分析
• 5.3 小结
• 第6章 染料电化学脱色动力学研究
• 6.1 电流密度对脱色反应速率常数的影响
• 6.2 初始PH值对脱色反应速率常数的影响
• 6.3 染料初始浓度对脱色反应速率常数的影响
• 6.4 电解质和电解质浓度对脱色反应速率常数的影响
• 2SO₄浓度对脱色反应速率常数的影响'>6.4.1 电解质Na₂SO₄浓度对脱色反应速率常数的影响
• 6.4.2 电解质NaCl浓度对脱色反应速率常数的影响
• 6.5 小结
• 第7章 结论、创新与建议
• 7.1 结论
• 7.2 创新点
• 7.3 建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录：攻读博士学位期间论文发表情况