由图2可见,在相同的电压、电流密度下,三维电极法对印染废水脱色率明显高于对COD的去除率.随着外加电压的增大,COD去除率和脱色率均得到提高.原因是随着外加电压的增大,粒子电极的复极化程度提高,电化学反应的动力增加.超过25v后,继续增大外压对提高COD去除率及脱色率的效果不明显,此时反应器中会产生大量气泡,该现象随外加电压超过30V后而加剧.因为随着电压的进一步增大,活性炭炭粒表面上的水解加剧,使污染物在炭粒上不能很好地吸附而通过电解去除,甚至出现其他副反应,如2H2O→4H++O2+4e[9],从而导致废水COD和脱色率难以继续提高.同时,随槽电压增大,耗电量迅速增加.因此,外加电压以25V为宜.
2.1.2电流密度
电流密度影响电化学降解的处理效率,也是电化学氧化的重要参数.[10]由图3可知,脱色率和COD去除率均随电流密度的增大而提高,并在22.72mA/cm2时达到最高值.之后,随电流密度的继续增加,COD去除率略有降低,而脱色率出现了较明显下降.原因是电流密度直接影响到作为粒子电极的活性炭表面电势Фm,电流密度越大,阳极的电极电位越高,相应的也越高.而活性炭表面电势与液相电位之差决定氧化反应速率,差值小反应速度也小,差值大反应速度也大,但是差值过大将会发生副反应.[11]试验中观察到31.81mA/cm2时会产生很多气泡.因此,最佳电流密度为22.72mA/cm2.
2.1.3主电极极间距
图4表明,脱色率和COD去除率具有相同的变化趋势,极板间距为5cm时,脱色率和COD去除率达到最高.对三维电极而言,主电极极间距的大小除了影响有机物在电极表面的吸附和主对电极表面的氧化还原反应外,还直接影响整个反应系统中粒电极群的复级化程度.电极极间距过大过小都会降低降解率.极间距过小,阳极表面容易产生钝化现象,使得能耗增大,也会导致溶液浓差极化严重,电流效率降低;反应体系的电阻随极间距增大而增大,极间距过大将导致大量电能消耗于析氢、析氧等副反应,并且造成粒子电极表面的强烈水解,使污染物不能很好地吸附[12],从而降低了降解效果.此外,最佳极间距受到电极材料被降解染料种类、电极过程中的传质方式等因素的影响.[13]因此,最佳主电极极间距为5cm.