電芬頓法處理紡織染料廢水

時(shí)間：2024-03-04作者：山東善若環(huán)境科技有限公司瀏覽：21

在芬頓試劑法的基礎(chǔ)上，為改良芬頓試劑法存在的一些劣勢(shì)，采用電芬頓法去處理降解廢水。同時(shí)，電芬頓法與三維電極電芬頓技術(shù)聯(lián)合起來(lái)，并且采用異相催化劑技術(shù)，對(duì)紡織染料廢水進(jìn)行較深層次較**地去除。


中國(guó)作為紡織大國(guó)，其紡織能力在世界遙遙良好，不過(guò)印染、紡織和染料廢水的排放以及污染情況不容樂(lè)觀。據(jù)統(tǒng)計(jì)調(diào)查，廢水中每年大致含有2億m3的紡織染料。中國(guó)每年的紡織染料廢水所占比例都比**年有所增加，在使用過(guò)程中有15%左右的染料被排放。


1、芬頓法


生物法、物理法、化學(xué)法等都能降解廢水，但是這些方法處理起來(lái)不是那么得心應(yīng)手，紡織染料廢水中含有大量化學(xué)合成物，處理一旦不妥當(dāng)或者哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)紕漏，就會(huì)造成化學(xué)廢品的遺漏或者不慎排放都會(huì)導(dǎo)致環(huán)境被破壞和污染，同時(shí)對(duì)人類(lèi)的生態(tài)環(huán)境造成了相當(dāng)大程度的沖擊。如今，越來(lái)越多的研究者在降解**廢水污染物中采用**氧化方法。**氧化的原理是利用?OH（羥基自由基）的強(qiáng)氧化能力，可以氧化廢水中**污染物質(zhì)變成水和二氧化碳，并且達(dá)到降解廢水的效果[2]。**氧化法有很多種類(lèi)，本文主要闡述的是芬頓氧化法。1894年，來(lái)自法國(guó)的FentonHJ于實(shí)驗(yàn)中偶然間發(fā)現(xiàn)了芬頓試劑，由此以他名字命名為芬頓氧化法。他在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)Fe2+能夠催化過(guò)氧化氫生成比H2O2具備較強(qiáng)氧化性的?OH[3]。


2、電芬頓法


2.1電芬頓與傳統(tǒng)芬頓的比較


隨著時(shí)間的推移，實(shí)際廢水**污染物的處理中已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用到芬頓**氧化法。但不可忽略的是芬頓法處理廢水**污染物的過(guò)程中消耗掉過(guò)多的試劑，浪費(fèi)資源。而且過(guò)氧化氫較易分解，不宜久存，并且相關(guān)經(jīng)費(fèi)較高，經(jīng)濟(jì)效益不是特別好。這時(shí)，電芬頓通過(guò)在陽(yáng)極外加Fe2+，或者在適合的陽(yáng)極生成Fe2+，可以相對(duì)降低相關(guān)費(fèi)用，節(jié)約資源，處理效果較好。


2.2電芬頓的基本原理


酸性條件下，通過(guò)在陽(yáng)極外加Fe2+，或者在適合的陽(yáng)極生成Fe2+，陰極曝氣，電化學(xué)持續(xù)產(chǎn)生過(guò)氧化氫。氧氣在陰極反應(yīng)生成過(guò)氧化氫：1）Fe3+在陰極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)被還原為Fe2+；2）Fe3+氧化溶液中的H202能夠與Fe3+反應(yīng)生成Fe2+，實(shí)現(xiàn)鐵離子還原；3）Fe3+與體系中間產(chǎn)物HO2?反應(yīng)實(shí)現(xiàn)Fe2+的還原；4）Fe3+氧化溶液中O2-與Fe3+反應(yīng)，使Fe3+被還原成Fe2+；5）Fe3+和攜帶有鹵族自由基的一類(lèi)**物發(fā)生還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)Fe2+的循環(huán)。


2.3電芬頓法陰陽(yáng)極的選擇


電芬頓具有一些優(yōu)點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)：①運(yùn)行費(fèi)用低，節(jié)能減排；②操作簡(jiǎn)單；③處理效率好，節(jié)約資源；④**次污染。電芬頓能在芬頓試劑法的基礎(chǔ)上較高效地降解**廢水和去除**污染物，因此其被廣泛使用與研究。HSIAO[8]等使用電芬頓法處理氯苯和酚，以石墨作陰極，研究Fe2+和H202原位生產(chǎn)和循環(huán)，他們通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出該方法處理效果比傳統(tǒng)芬頓法有顯著提高的結(jié)論。


3、三維電極電芬頓法


3.1三維電極反應(yīng)原理


OH，俗稱(chēng)羥基自由基，它的氧化能力強(qiáng)，氧化電位很高，可達(dá)到2.8eV。它能夠與許多水中污染物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，在沒(méi)有二次污染的前提下，從而將有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變成水和二氧化碳等無(wú)毒無(wú)害物質(zhì)。三維電極比表面積大，具有高效并且快速的處理效率，便于發(fā)生電解反應(yīng)，從而達(dá)到高效地降解廢水中**污染物的結(jié)果，反應(yīng)方程式如下：


3.2三維電極與電芬頓技術(shù)的混合


當(dāng)今社會(huì)飛速發(fā)展，僅僅用一種方法來(lái)處理會(huì)帶來(lái)處理效果差等一系列問(wèn)題，兩種或兩種以上的方法聯(lián)合使用被如今越來(lái)越多的學(xué)者加以研究。例如電芬頓法可以輔加光催化劑變成光電芬頓。除此之外，電芬頓還可以輔加超聲波變成超聲電芬頓。而三維電極電芬頓法是指電芬頓在芬頓氧化法的基礎(chǔ)上采用電化學(xué)方法，溶液中的鐵離子和過(guò)氧化氫以一定速率持續(xù)產(chǎn)生，二者反應(yīng)生成的羥基自由基的強(qiáng)氧化能力去除**物和降解廢水。等采用泡沫鎳、活性炭纖維為陰極，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明三維電極電芬頓體系對(duì)廢水中**污染物的去除率在30min時(shí)可達(dá)到99.00%，去除率比單獨(dú)采用的三維電極（33%）和電芬頓法（19%）高了很多。


4、異相三維電極電芬頓法處理紡織染料廢水


4.1均相芬頓催化劑


催化劑的種類(lèi)有兩種，均相和異相。液態(tài)催化劑是均相的，即催化劑與溶液是均一的；固態(tài)催化劑是異相的，即催化劑與溶液是非均一的。均相芬頓催化劑較開(kāi)始還是由法國(guó)科學(xué)家FENTON發(fā)現(xiàn)的。均相催化劑研究時(shí)間早，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題自然也很多：①對(duì)色度產(chǎn)生一定的影響，且影響不可逆；②pH范圍過(guò)于狹窄；③Fe催化劑會(huì)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)而較終失活。


4.2異相催化劑


為了解決均相催化劑的一系列問(wèn)題，人們開(kāi)始著手研究異相催化劑的使用功能特點(diǎn)。異相催化劑pH作用范圍廣，研究體系并未十分成熟，所以學(xué)者傾向于研究異相電芬頓法處理廢水中的**物。WANG和ZHONG等使用零價(jià)鐵作為異相芬頓試劑來(lái)處理廢水，并**了十分顯著的成效。


4.3異相三維電極電芬頓法


傳統(tǒng)異相三維電極電芬頓法是將Fe附著到相應(yīng)的載體上面，并成為電極材料，通過(guò)各種反應(yīng)較終制成異相催化劑。電解過(guò)程中陰極產(chǎn)生H2O2與陰極表面的Fe反應(yīng)生成?OH。由于Fe做陰極的試驗(yàn)研究過(guò)早，并無(wú)特別多的發(fā)展趨勢(shì)。現(xiàn)階段學(xué)者較傾向于加入新的金屬或者新金屬與Fe的混合，例如鈰、錳、銅、鋅等。關(guān)曉雨等制備了Fe-Cu-Ce/Al2O3形式的催化劑之后，用于異相催化劑pH作用范圍廣的研究。試驗(yàn)結(jié)果顯示，加入該異相催化劑在pH=5~9的范圍內(nèi)作用效果較好，加大了pH作用范圍。


5、結(jié)束語(yǔ)


三維電極電芬頓法對(duì)含有難降解**物的廢水的去除效果很好，尤其加入異相催化劑后，深得各界研究者們的**。加入其他金屬元素可以得到與Fe不一樣的處理廢水**污染物的效果。而想用三維電極電芬頓法處理紡織染料廢水，可以首先對(duì)電極材料進(jìn)行選擇，例如研究Fe/Fe電極和C/C電極材料對(duì)H2O2濃度的影響，研究?jī)煞N電極材料對(duì)紡織染料廢水COD的去除效果。之后可以深入研究納米鐵、活性炭、納米鐵與活性炭二元混合粒子填充的三維電極。然后對(duì)比二維與三維電極電芬頓法在不同電解質(zhì)濃度、曝氧氣強(qiáng)度、較板間距、pH值下對(duì)紡織染料廢水COD的去除效果。最后對(duì)比異相與均相三維電極電芬頓在不同電解質(zhì)濃度、曝氧氣強(qiáng)度、較板間距、pH值下對(duì)紡織染料廢水COD的去除效果。

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• 詞條

  詞條說(shuō)明

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• 芬頓流化床的優(yōu)勢(shì)

  1.基本調(diào)整pH值：芬頓流化床的設(shè)計(jì)使得其能夠在較寬的pH值范圍內(nèi)有效運(yùn)行，因此頻繁調(diào)整pH值。減少了操作步驟，還降低了因調(diào)整pH值所需的化學(xué)消耗，pH值的穩(wěn)定也有助于維持芬頓反應(yīng)的進(jìn)行，確保處理效果的穩(wěn)定性。2.污泥產(chǎn)量較少：流化床芬頓氧化塔在處理廢水的過(guò)程中，通過(guò)優(yōu)化反應(yīng)條件和加強(qiáng)固液分離，有效降低了污泥的產(chǎn)量。相較于傳統(tǒng)芬頓工藝，污泥量有所減少。3.罐內(nèi)有填料，使用范圍廣、效果好：流化床芬頓