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（邢臺市環(huán)境監(jiān)測站河北邢臺054000）

偶氮染料廢水電解優(yōu)化處理研究

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（邢臺市環(huán)境監(jiān)測站河北邢臺054000）

本研究以具有典型偶氮結(jié)構的單偶氮染料酸性橙Ⅱ為研究對象，以電解技術為核心，開展電解工藝的優(yōu)化強化處理難降解偶氮染料的系統(tǒng)性研究，達到電解工藝參數(shù)的優(yōu)化及強化電化學方法降解難降解有機物的目的，促進和改善該技術在實際中的應用。

電化學；酸性橙Ⅱ；優(yōu)化

1　前言

染料廢水具有成分復雜，排放量大，難于生物降解等特點，直接危害著環(huán)境和人類的健康，成為環(huán)境重要污染源之一[1]。處理染料廢水的方法主要有物理法、化學法、生物法[2]及這些方法的組合。目前電化學技術作為一種環(huán)境友好技術，在含染料廢水處理領域，已成為一類具有競爭力的廢水處理方法，與其它水處理技術相比，具有無需或少量投加化學藥，不產(chǎn)生二次污染，后處理簡單，占地面積小，管理方便等優(yōu)點[3]。

本研究以典型難處理物偶氮染料酸性橙Ⅱ為模型化合物，以電解技術為核心，開展電解工藝的優(yōu)化強化處理，促進和改善該技術在實際中的應用。

2　實驗部分

2.1實驗裝置

由恒電位儀、電解槽和電極組成。電解槽為有機玻璃圓柱形反應器，直徑為5cm，高為7cm，體積為50mL，兩電極均為鉑電極，形狀大小一致，面積為2cm2。

2.2實驗方法

配制系列濃度的酸性橙Ⅱ電解溶液，以Na2SO4為電解質(zhì)，調(diào)節(jié)溶液的pH值，反應體積為50mL，在不同的電解條件下配制不同濃度的染料溶液，通過調(diào)節(jié)磁力攪拌器進行攪拌，調(diào)節(jié)不同電流密度，每隔0.5h取樣測溶液的吸光度，并記錄數(shù)據(jù)。

2.3酸性橙Ⅱ特性

偶氮染料酸性橙Ⅱ電解液呈橙黃色，分子結(jié)構見圖1。

圖1　酸性橙Ⅱ的分子結(jié)構

3　結(jié)果與討論

3.1電解時間的影響

酸性橙Ⅱ溶液的濃度20mg/L，溶液體積50mL，電解質(zhì)(Na2SO4)濃度0.1mol/L，極板間距為30mm，以脫色率為評價指標，不同電解時間對染料脫色影響，見圖2。

圖2　電解不同時間對染料的降解脫色曲線

結(jié)果表明，最佳電解時間為3h。

3.2極板間距的影響

酸性橙Ⅱ溶液濃度為20mg/L，電流密度為50mA/cm2，溶液體積為50mL，電解質(zhì)(Na2SO4)濃度為0.1mol/L，電解時間為3h，以脫色率為評價指標，不同極板間距對染料脫色的情況，見圖3。

圖3　不同極板間距對染料降解脫色曲線

結(jié)果表明，30mm為最佳的電解極板間距。

3.3電流密度的影響

酸性橙Ⅱ溶液濃度為20mg/L，溶液體積為50mL，電解質(zhì)(Na2SO4)濃度為0.1mol/L，極板間距為30mm，電解時間為3h，不同電流密度(J)對染料酸性橙Ⅱ脫色情況，見圖4。

圖4　不同電流密度對染料降解脫色的影響曲線

結(jié)果表明：最佳電流密度為50mA/cm2。

3.4電解質(zhì)濃度的影響

以Na2SO4為電解質(zhì)的電化學體系中，在染料酸性橙Ⅱ溶液濃度為20mg/L，溶液體積為50mL，電流密度為50mA/cm2，極板間距為30mm，電解時間為3h的條件下，以脫色率和耗電量為評價指標，不同電解質(zhì)濃度對染料脫色情況，見圖5。

圖5　不同電解質(zhì)濃度對染料降解脫色的影響曲線

結(jié)果表明：電解質(zhì)濃度為0.1mol/L為最佳條件。

3.5染料的初始濃度的影響

電流密度為50mA/cm2，溶液體積為50mL，電解質(zhì)(Na2SO4)濃度為0.1mol/L，極板間距為30mm，電解時間為3h，不同染料初始濃度的脫色情況見圖6。

圖6　不同初始染料濃度的降解脫色曲線

結(jié)果表明：不同初始染料濃度在相同電解條件下降解脫色率沒太大變化，結(jié)合實際，本實驗采用的染料酸性橙Ⅱ濃度為20mg/L。

3.6酸性橙Ⅱ降解的動力學曲線

酸性橙Ⅱ溶液濃度為20mg/L，電解質(zhì)(Na2SO4)的濃度為0.1mol/L，溶液體積為50mL，極板間距為30mm，電解時間為3h，不同電流密度下染料酸性橙Ⅱ濃度與時間的關系進行動力學曲線擬合，如圖7所示。

圖7　不同電流密度對染料降解脫色的動力學擬合曲線

綜上，隨著電流密度的增加，染料降解符合一級動力學方程。

4　結(jié)語

（1）電化學降解酸性橙Ⅱ的最佳條件為實驗在酸性橙Ⅱ濃度20mg/L，溶液體積為50mL，電流密度45mA/cm2~60mA/cm2，電極極板間距為30mm，電解質(zhì)濃度范圍為0.05mol/L~0.1mol/L，酸性橙Ⅱ的去除率達到87.01%。（2）以Na2SO4做電解質(zhì)體系中，在不同電流密度條件下染料降解符合一級動力學模型，并且隨著電流密度的增加，反應速率常數(shù)增大。

[1]E.GILEADI.Electrode Kinetics for Chemists,Chemical Engineering andMaterialsScientists.NewYork:VCHPublishers,1993.

[2]楊惠芳.水污染防治及城市污水資源化技術.北京:科學出版社, 1993:42-49.

[3]馮玉杰.電化學技術在環(huán)境工程中的應用.北京:化學工業(yè)出版社,2002.