电生成活性氯处理染料废水的特性及其毒性削减效果

摘要

染料及印染废水具有污染物结构复杂、色度高、毒性强等特征。由于近年来PVA浆料、新型助剂等难生化降解有机物大量进入印染废水，传统的生物处理工艺受到严重的挑战。寻求高效的预处理工艺对实现印染废水的达标排放具有重要意义。电化学氧化技术是一种适应于有毒难降解有机废水水质特性的高效预处理工艺。本研究尝试采用电生成活性氯法处理染料废水，系统研究了染料废水在电解中实现毒性削减和可生化性改善目标的有关理论和应用问题。
　　 以蒽醌类染料、偶氮类染料及实际染料废水为研究对象，考察了初始pH、NaCI浓度、电流密度对染料降解效果的影响，探索了各种影响因素的相关性及电解行为特性。同时采用发光细菌法及呼吸耗氧速率法对处理前后水样的生物毒性削减程度和生物降解特性的改善情况进行了评估，最后运用GC/MS对电生成活性氯法处理染料废水实现毒性削减及可生化性改善的相关机理进行了分析。
　　 在建立电生成活性氯法处理染料废水反应体系的基础上，确定了研究体系的优化工艺条件即初始pH值为8、NaCl浓度为0.05mol/L、电流密度为10.42mA/cm2。在该条件下，电解15min后，活性艳蓝KN-R和活性嫩黄M-7G染料脱色率均达到100％。生物毒性测试表明两种染料废水在电解120min的降解过程中其毒性均呈现先降低、后升高、最后又降低的波动趋势；KN-R染料废水在电解15nun相对发光度为56.9％，M-7G染料废水在电解60nun其值为58.5％，均取得了良好的毒性削减效果。经15min、120min电解处理后KN-R及M-7G两种染料废水的呼吸耗氧速率常数k'值较原水分别提高了82％、103％和131.5％、144.9％，废水的可生化性得到改善。运用GC/MS对两种染料降解过程中毒性增强的水样进行分析可知，KN-R电解60min后生成氯化苄等有毒氯代物的种类和浓度增加，导致废水生物毒性明显提高；M-7G在电解15min生物毒性增加的主要原因是由于降解产物中以环己胺为主的胺类物质毒性较大所致。
　　 为更好说明电生成活性氯法在处理实际印染废水中的效果，采用毒性鉴别评价程序TIE( Toxicity Identification Evaluation)对佛山某印染厂排放的实际染料废水进行毒性源追踪，研究发现该废水的主要毒性来源于非极性有机物。研究表明经电解30min、60min和120min后色度由原水的625倍降为100倍，最后均降至50倍，脱色率分别为84％、92％和92％；水样B/C值由原水0.084分别提高到了0.210、0.263和0.240；同时毒性削减百分率TR％值分别为59.81％、60.01％和57.68％，其生物毒性均得到了显著的削减。通过GC/MS检测分析可知，原水中的致毒物质在电解60min后均完全降解。
　　 以上研究表明，电生成活性氯法在染料废水脱色、毒性削减及可生化性改善方面具有其独特的优势，且处理效率高、操作简便，是一种具有良好发展前景的印染废水预处理方法。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 染料及印染废水的基本特性

1.2.1 染料的分类及特点

1.2.2 印染废水的特性及危害

1.3 印染废水的处理研究进展

1.3.1 生物法

1.3.2 物理法

1.3.3 化学法

1.4 本文主要的研究目的、内容

1.4.1 研究目的与意义

1.4.2 研究内容

第二章 电生成活性氯法处理KN-R染料废水及其毒性削减

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.2.1 实验装置

2.2.2 实验水样

2.2.3 电解方法

2.2.4 主要实验测试仪器

2.2.5 主要监测项目和方法

2.3 结果与讨论

2.3.1 初始pH值对活性氯产生量与脱色的影响

2.3.2 NaCl浓度对活性氯产生量与脱色的影响

2.3.3 电流密度对活性氯产生量与脱色的影响

2.3.4 电解时间对活性氯产生量与脱色的影响

2.3.5 UV-Vis吸收光谱扫描结果分析

2.3.6 电解过程氧化还原电位(ORP)与pH值的变化

2.3.7 处理前后废水的生物毒性分析

2.3.8 生物降解特性评估

2.4 蒽醌染料KN-R废水降解动力学研究

2.5 GC/MS对降解产物分析研究

2.6 本章小结

第三章 电生成活性氯法处理M-7G染料废水及其毒性削减

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.3 结果与讨论

3.3.1 优化条件下电生成活性氯法对M-7G的活性氯产生量与脱色的影响

3.3.2 UV-Vis吸收光谱扫描结果分析

3.3.3 处理前后废水的生物毒性分析

3.3.4 生物降解特性评估

3.4 偶氮染料M-7G废水降解动力学研究

3.5 GC/MS对降解产物分析研究

3.6 电化学氧化处理两类染料废水的异同点

3.7 本章小结

第四章 实际染料废水的毒性源追踪及电化学氧化效果

4.1 引言

4.2 材料与方法

4.2.1 实验材料

4.2.2 测试方法

4.3 结果与讨论

4.3.1 实际染料废水的水质特性

4.3.2 染料废水毒性鉴别评价TIE

4.3.3 电化学氧化及其毒性削减效果

4.4 本章小结

结论与展望

1. 主要研究结论：

2. 展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢