催化铝内电解方法研究及其在印染废水处理中的应用

摘要

催化铝内电解法是内电解方法中重要的一种。针对催化铁内电解工艺在强碱性条件下处理效果差的局限，充分利用铝即能和酸反应又能和碱反应的特性，将两性铝与铜组成的双金属内电解法应用于处理具有代表性的染料活性艳红X-3B。研究了催化铝内电解工艺的特性，并将其应用于实际工业废水的处理。 本论文对催化铝内电解工艺处理活性艳红进行了动力学研究，系统研究了活性艳红初始浓度、pH值、反应温度、电解质浓度、电解质种类、传质条件、溶解氧、催化材料用量等因素对活性艳红催化内电解速率的影响，获得了各相关因素与反应速率间的定量关系，得出了最佳工艺条件。在处理效果研究的基础上，采用添加EDTA掩蔽铝离子的对照实验及测定活性艳红还原产物苯胺的方法对其脱色机理进行研究。结果表明，絮凝作用与还原作用是脱色的主要作用机理，同时还可能存在吸附作用。还原产物中一定存在苯胺，同时由于活性艳红是复杂的有机物，其还原过程中可能存在其他中间产物。铝和铜构成的双金属体系形成的电偶腐蚀及反应过程中铝的点蚀作用，强化了絮凝和还原作用。将催化铝内电解工艺与催化铁内电解工艺进行对比，在填料体积比相同的情况下，两工艺处理碱性的活性艳红。结果表明，在强碱性条件下，催化铝内电解工艺的处理效果要大大高于催化铁内电解工艺，在弱碱性条件下，二者的处理效果相差不大。根据这点，将催化铝内电解工艺应用于处理实际的强碱性工业印染废水，取得了良好的处理效果。 催化铝内电解法能处理活性艳红染料废水，尤其在处理强碱性染料废水上有其独特的优势。若将催化铝内电解法应用于实际工业废水的处理，应充分考虑到铝易钝化及经济性的问题。

目录

文摘

英文文摘

第1章引言

1.1概述

1.1.1还原体系概述

1.1.2染料概述

1.2课题立论依据

1.2.1零价铁和催化铁还原法的局限

1.2.2染料的环境危害

1.2.3课题来源

1.2.4课题研究的目的和意义

1.3研究内容

1.3.1具体研究内容

1.3.2实施方案与技术路线

第2章实验部分

2.1实验仪器、试剂及样品制备

2.1.1仪器

2.1.2试剂

2.1.3样品制备

2.2实验方法

2.2.1机理和钝化研究实验条件

2.2.2动力学研究条件

2.2.3实验分析方法

第3章铝/铜催化还原处理活性艳红反应动力学研究

3.1引言

3.1.1化学反应动力学研究的目的及意义

3.1.2幂函数型动力学方程

3.1.3半衰期法确定反应级数

3.2影响因子和动力学研究

3.2.1初始浓度

3.2.2pH值

3.2.3反应温度

3.2.4电解质浓度

3.2.5电解质种类

3.2.6 Cu与Al用量比

3.2.7摇床转速

3.2.8溶解氧

3.3本章小结

第4章Cu/Al内电解法处理活性艳红废水机理研究

4.1引言

4.2电化学腐蚀

4.2.1电偶腐蚀

4.2.2点蚀现象

4.3絮凝作用

4.3.1实验设计

4.3.2絮凝作用在整体去除率中所占的比例

4.4还原作用

4.5絮凝作用与还原作用的关系

4.5.1强化絮凝作用对还原作用的影响

4.5.2减弱絮凝作用对还原作用的影响

4.5.3小结

4.6反应过程中Al在溶液中的存在形式及其消耗量

4.6.1 Al在溶液中的存在形式

4.6.2反应过程中Al的消耗量

4.7本章小节

第5章Cu/Al法处理活性艳红废水时钝化现象的研究

5.1不同的pH条件下Cu/Al系统批次运行效果

5.2钝化机理

5.3 Cu/Al系统的活化

5.4本章小节

第6章用Cu/Al系统处理实际工业印染废水

6.1华纺股份有限公司污水特点

6.1.1华纺股份公司概述

6.1.2华纺污水处理中心

6.1.3印染厂所用主要染料

6.1.4印染废水特征

6.2催化铝内电解工艺与催化铁内电解工艺的对比

6.3催化铝内电解处理印染废水

6.3.1印染废水水质

6.3.2催化铝内电解与催化铁内电解处理印染废水的效果对比

6.4本章小结

第7章结论与建议

7.1结论

7.2建议

致谢

参考文献

个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果