电场强化微电解处理高浓度印染废水研究文献综述
2020-05-11 23:22:49
引言 近年来,微电解技术以其处理效果显著、投资少、运行费用低、实用性强,被广泛研究应用于生物难降解废水,如染料、印染、农药、制药等工业废水的处理。
利用微电解为预处理手段,实现大分子有机污染物的断链、发色与助色基团的脱色,提高废水的可生化性,便于后续生化反应的进行。
铁碳微电解集絮凝、吸附、架桥、卷扫、共沉、电沉积、电化学还原等多种作用形成综合效应,在制浆造纸废水领域尚未形成系统的理论与技术[1]。
1 微电解的作用机理[2~8] 微电解工艺是基于金属材料(铁、铝等)的腐蚀电化学原理,将两种具有不同电极电位的金属或金属与非金属直接接触在一起,浸泡在传导性的电解质溶液中,发生电池效应而形成无数微小的腐蚀原电池(包括宏观电池与微观电池,微观电池是由于铁屑本身的以极小颗粒状态分布的碳化铁及一些杂质的化学电位高于纯铁而引起,而宏观电池则是铁屑中加入宏观阴极材料如石墨、焦炭、活性炭、煤块等使铁、炭材料直接接触而形成),金属阳极被腐同时电化学腐蚀又引发了一系列连带协同作用:絮凝、吸附、架桥、卷扫、共沉、电沉积、电化学还原等多种综合效应。
具体来说,微电解的主要作用机理有以下几点: 1.1 电极反应 铁炭微电解的电极反应包括以下几种: 阳极反应: Fe - 2e →Fe 2 E 0 (Fe2 /Fe) = -0.44 V 阴极反应: 2H 2e → 2[H] →H2 O2 4H 4e → 2H2O O2 2H2O 4e → 4OH- E 0 (H /H2) =0.00 V E 0 (O2) = 1.23 V E 0 (O2/OH-) = 0.40 V 1.2 铁的还原作用 铁是活泼金属,在酸性条件下可使一些重金属离子和有机物还原为还原态,能够将硝基物转化成胺基物后提高生物降解性,为进一步生化处理创造条件。
同时在阳极氧化产生的新生态Fe2 对偶氮型染料有较强的还原作用,能破坏染料的偶氮发色基团,达到脱色目的。
例如: a.还原金属离子 Hg2 Fe→Hg Fe2 CrO42- 3Fe2 4H →Cr3 3Fe3 4OH- b.还原偶氮型染料的发色基团 R-N=N-R 4Fe2 4H2O→RNH2 R#8217;NH2 4Fe3 4OH- c.还原硝基 R#8217;-R-NO2 2Fe 4H →R#8217;-R-NH2 2H2O 2Fe2 铁的还原作用使废水中重金属离子转变为单质或沉淀物而被除去,使一些大分子染料降解为小分子无色物质,具有脱色作用,同时提高了废水的可生化性。
1.3 电场作用 微电池产生微电场,废水中分散的胶体颗粒、极性分子、细小污染物受微电场的作用后形成电泳,向相反电荷的电极方向移动,聚集在电极上,形成大颗粒沉淀,使COD降低。
1.4 氢的氧化还原作用 一些有机物参与阴极还原反应,使官能团发生变化,改变有机物原有的性质,降低颜色的深度,使废水的组成向易于生化的方向转变。
电极反应中得到的新生态氢具有较大的活性,能与废水中许多组分发生氧化还原作用,破坏发色、助色基团的结构,使偶氮键破裂、大分子分解为小分子、硝基化合物还原为胺基化合物,达到脱色的目的。