微電解法是一種利用金屬腐蝕原理形成原電池來對廢水進(jìn)行處理的良好工藝[1]。催化鋁內(nèi)電解法是在鋁中添加惰性金屬電極材料銅,使其構(gòu)成雙金屬體系,添加的銅對鋁的還原起到一定的催化作用,可有效促進(jìn)內(nèi)電解反應(yīng)效率的提高[2,3]。
1.試驗方法
1.1試驗水質(zhì)
試驗所用廢水取自邯鄲市某廢水站調(diào)節(jié)池出水(以印染廢水為主),試驗中通過濃硫酸調(diào)節(jié)印染廢水的pH值。試驗水質(zhì):COD為1200~1350 mg/L,BOD為150~200 mg/L,色度為500~700倍。
1.2試驗材料
催化鋁內(nèi)電解法所用鋁片和催化材料銅片均為市售薄片,剪成細(xì)條狀備用。試驗所用藥品均為分析純。
1.3試驗裝置
催化鋁內(nèi)電解反應(yīng)器為推流式,采用有機(jī)玻璃制作,有效容積約10L,沿水流方向設(shè)有上、下過流擋板。裝置內(nèi)裝有一定比例(鋁銅質(zhì)量比為5:1,總質(zhì)量為960g,)混合均勻的鋁/銅片。試驗裝置見圖1。

1.4分析方法
COD:COD測定儀測定法;BOD:CH-IA型BOD智能生物檢測儀;PH值:PHS-3C型PH計;色度:稀釋倍數(shù)法。
2.結(jié)果與討論
按圖1中的反應(yīng)裝置進(jìn)行試驗,反應(yīng)一定時間后,取樣,靜置沉淀30min后測定出水的COD、BOD及色度。每次試驗前用1%的稀硫酸浸泡Al/Cu體系30min。
運行工況與試驗結(jié)果見表2。
2.1 Al/Cu比
工況1、2、3、4對不同Al/Cu比的處理效果進(jìn)行了比較。反應(yīng)結(jié)束后,純鋁的COD、色度去除率分別為11%、30%,可生化性B/C為0.21,并不能滿足后繼生化處理的要求。從結(jié)果可知,銅片的加入確實能提高反應(yīng)的速度和廢水的可生化性。COD、色度的去除率Al/Cu(3:1)>Al/Cu(5:1)>Al/Cu(10:1)>純Al。廢水pH值為9.8時,鋁片加入與否以及加入量,使得處理效果相差很大。這主要是因為Al/Cu比的增大加強(qiáng)了體系的雙電偶腐蝕作用。在實際應(yīng)用中既要滿足處
2.2停留時間
工況3、5、6、7對在不同反應(yīng)時間條件下的處理效果進(jìn)行了比較。隨著停留時間的延長,COD、色度的去除率及廢水的可生化性逐漸提高,但提高幅度也變慢。如果停留時間過短,會造成難降解物質(zhì)被還原的不充分。對于堿性印染廢水而言,2h的反應(yīng)時間明顯是不足的,至少要求在3h以上。
2.3 pH值
工況3、8、9、10、11、12對在不同pH值下的試驗效果進(jìn)行了比較。本試驗的進(jìn)水pH值為12.4(未調(diào)),以此為基準(zhǔn)調(diào)節(jié)不同pH值進(jìn)行試驗。隨著PH值的升高,反應(yīng)速度加快。反應(yīng)速度:pH=12>pH=11>pH=9.8>pH=8.5。

當(dāng)pH=8.5時,陽極鋁的腐蝕速度較慢,影響到陰極獲得電子的速度,不利于難降解物質(zhì)的還原。pH值超過9.5時,COD、色度的去除率高,廢水的可生化性也顯著提高。尤其在PH值為12時,裝置中產(chǎn)生大量的氣泡,反應(yīng)劇烈。這是因為一方面陽極鋁的腐蝕速度很快;另一方面,溶液中存在AlO2-,AlO2-有很好的混凝沉淀作用。印染廢水為強(qiáng)堿性時,單質(zhì)鋁即能取得很好的效果,對廢水的處理主要利用單質(zhì)鋁的金屬腐蝕作用。
2.4反應(yīng)溫度
工況3、13、14對在不同溫度條件下的試驗效果進(jìn)行了比較。隨著反應(yīng)溫度的升高,處理效果也明顯增加。主要是由于提高溫度降低了氧化還原反應(yīng)的活化能,使活化分子數(shù)目增多,分子流動性和碰撞的增加使得分子及離子更容易配合沉淀和被還原。由于實際印染廢水水溫較高,考慮到加熱工程的復(fù)雜性,一般不作反應(yīng)溫度的調(diào)整。
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