以电催伦法和生化法为基础的印染废水零排放技术研究

摘要

每年全国所排放的废水中一半是工业废水,工业废水中含有大量人工合成的有机物,这些有机物直接排放会造成环境污染和危害人类健康。传统方法很难有效降解这些废水中的有机物,而电化学法不需添加化学试剂,能快速有效的降解有机物从而保护环境。而电极材料是电催化氧化法的基础,研究制备高性能的电极材料是电化学的前沿课题。论文主要从电化学法处理工业废水出发,对阳极材料的研制,电化学氧化处理制革染料废水和印染废水的工艺进行了研究和探讨。
　　 采用涂刷法和电沉积法制备了Ti／SnO2-CeO2电极,经扫描电镜表征,涂刷法制备的电极表面有明显的龟裂,而电沉积法制备的电极表面无龟裂,电极比表面积大,电极催化活性强。在中性条件下,电沉积法制备的Ti／SnO2-CeO2电极的析氧过电位在2.3V左右,电极性能稳定。用所制备的Ti／SnO2-CeO2电极处理酸性红-14染料废水,实验结果表面在4V电压下,pH值为3,电极间距为10mm,电解30min后,酸性红-14的色度去除率达99；电解100mg／L的罗丹明B溶液,5min色度去除率达92.8％,去除效果显著。
　　 针对印染废水极难生化降解等特点,研发了零排放工艺:首先采用电催化法提高其可生化性,找到经济处理条件,再经生化处理,出水回用作循环冷却水补充水。试验发现,实际印染废水中含有大量的固形物,在电解过程中易粘附在电极表面,使得电催化性能降低,采用倒极法能有效防止电极表面污染。电催化的经济条件为:槽电压3V,主电极表面积与废水体积比1:6,每5min倒极一次,处理时间60min。在此条件下,CODcr去除率为45％,BOD5／CODcr由处理前的0.27提高到0.84,可生化性大大提高。再经生化处理,CODcr去除率为96.7％,CODcr降为68mg／1,达到国家排放标准。结合本课题组开发的电泳镀膜工艺,出水可直接用作循环冷却水补充水,实现废水零排放。

目录

文摘

英文文摘

CONTENTS

第1章 绪论

1.1 生物难降解废水

1.1.1 印染废水

1.1.2 制革废水

1.1.2 常用染料

1.2 难降解废水的处理工艺及现状

1.2.1 物理化学法

1.2.2 化学法

1.2.3 高级氧化技术(Advanced oxidation processes AOPs)

1.2.4 微生物处理法

1.2.5 电化学处理法

1.3 有机物电化学氧化机理研究

1.4 电极材料的研发状况

1.4.1 碳电极

1.4.2 铅电极

1.4.3 Pt电极

1.4.4 金属氧化物涂层电极

1.5 印染废水零排放初探讨

1.6 本课题意义和研究内容

1.6.1 课题意义

1.6.2 课题研究内容

第2章 电极材料的制备与表征

2.1 前言

2.2 实验

2.2.1 实验仪器

2.2.2 实验药品

2.2.3 实验、分析表征方法

2.3 结果与讨论

2.3.1 产生羟基自由基能力分析

2.3.2 Ti/SnO2-CeO2电极表面表征

2.3.3 电极电化学性能测试

2.4 本章小结

第3章 电催化氧化染料废水脱色研究

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 主要仪器和设备

3.2.2 主要材料和试剂

3.2.3 电催化降解实验

3.2.4 色度去除率的计算

3.2.5 酸性大红-14最大吸收波长的测定

3.3 结果与讨论

3.3.1 电化学氧化时间对酸性红-14脱色效果的影响

3.3.2 电压对酸性红-14脱色效果的影响

3.3.3 pH对酸性红-14脱色效果的影响

3.3.4 电极间距对酸性红-14脱色效果的影响

3.3.5 酸性红-14的降解机理探讨

3.3.6 电催化氧化罗丹明B溶液的实验研究

3.4 本章小结

第4章 印染废水零排放初探讨与研究

4.1 前言

4.2 实验

4.2.1 实验装置

4.2.2 实验药品

4.2.3 实验仪器

4.2.4 分析方法

4.2.5 好氧菌培养

4.3 结果与讨论

4.3.1 倒极对印染废水COD去除率的影响

4.3.2 电催化时间对印染废水COD去除率的影响

4.3.3 外加电压对印染废水COD去除率的影响

4.3.4 处理废水量对印染废水COD去除率的影响

4.3.5 电解过程中pH变化

4.3.6 生化法处理及其效果

4.4 本章小结

第5章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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