随着染料生产及印染工业的迅速发展,排入环境的成分——复杂的染料废水越来越多。在染料的生产过程中每生产1 t染料,将有2%的产品随废水流失[1],造成了极大的经济损失,也给环境带来了严重的污染。目前,生产用的染料绝大部分为人工合成的化学染料,致使染料废水不仅有机含量高、生化性差、色度高、而且成分复杂,有毒性[2]。鉴于以上各点,染料废水的处理成为废水处理的重点难点之一。
1 染料废水的处理方法
目前,对染料废水的处理有:生物法、物理法和化学法。染料废水处理的生物法有:表面加速曝气法、厌氧一好氧、深层曝气、纯氧曝气、生物氧化沟、 UASB等方法。染料废水处理的物理方法有:吸附法、膜滤法。用吸附法处理染料废水,吸附剂再生困难;膜滤法处理成本高。染料废水处理的化学方法有:混凝法、臭氧氧化法、光催化氧化法、湿式氧化法、超声波降解技术、离子交换法和电解法等。其中电解法具有反应速度快、脱色率高、操作方便、处理时间短、设备容积小、占地面积少等特点,所以近年来对电解法的研究和应用较多。
2 三维电极法处理染料废水的研究动向
三维电极是在传统二维电解槽电极间装填粒状或其他碎屑状电极材料并使装填电极材料表面带电,成为新的一极。与通常的平面型电极相比,三维电极具有很大的比表面,能以较低电流密度提供较大的电流强度,体反应速度高,时空转换率高,这使得三维电极的研究与应用具有极为重要的价值[3]。近年来,三维电极法在高浓度有机废水,尤其是染料废水的处理中的应用越来越广泛,所以对三维电极法处理染料废水的深入研究也已从不同的方面陆续展开了。
2.1 反应器结构
按粒子充填方式和工作原理的不同,电极可分为单极性粒子群电极和复极性粒子群电极。单极性粒子群电极(有隔膜)是在电解槽的阳极室或阴极室充填低阻抗导电粒子,通过主电极使电极粒子表面带上与主电极相同的电荷,相当于主电极的外延部分,从而大大增加了电
在外加电场作用下,粒子因静电感应而极化,粒子靠近主阳极的一端感应而成负极,另一端感应成为正极,使每一个粒子成为一个微型电解槽,电化学氧化和还原反应可在每一个粒子电极表面同时进行,大大缩短了传质距离,有效地利用了电解空间[4]。在三维电极电解槽中,粒子存在方式有固定床和流动床两种。固定方式的粒子材料在床体中不会发生位移,处于相对稳定状态,以填充床为典型代表;流动方式的粒子材料在床体中发生位移,处于流动状态,以流化床为典型代表。其中在流化床中又有移动床、涡流床、喷射床、滚筒床几种类型。印染废水的处理中多采用固定床反应器。熊林等[5]用三维电极法对印染废水进行脱色处理,并与二维电极法进行比较,得出结论:三维电极装置比二维电极电解槽脱色速度快、处理效率高,脱色效率可提高30%~ 50%。