由表1知,内电解对废水处理脱色率和COD都有一定效果,其原因是在反应中,铁碳构成了完整的回路,在它的表面上,电流在成千上万个细小的微电池内流动。铁粉作为阳极被腐蚀。电极反应产物具有高的化学活性,其中新生原子态的[H]和新生态的Fe2+能与废水中的许多组分发生氧化还原作用,破坏有机高分子的发色或助色基团,使之失去发色能力;使大分子物质分解为小分子物质,使难降解的物质转变成易降解的物质。新生态的Fe2+和Fe3+是良好的絮凝剂,能进一步吸附废水中的污染物以降低其表面能,最终聚结成较大的絮体而沉淀。臭氧的处理效果要优于内电解。臭氧氧化法是利用臭氧的水溶液能产生氧化能力极强的羟基自由基[HO·]和单原子氧[O]等活性粒子的性质处理难降解废水。对于不饱和脂肪烃和芳香烃类化合物通常利用具有偶极性的臭氧在有机分子的双键位置发生环加成作用,使有机物降解;对于具有电子给予基团如羟基和氨基类的化合物生成羟基和过氧化氢类的自由基,使之氧化降解;其次,臭氧还能进攻具有最低键能的键使其断裂,也是降低废水色度的一种有效技术。
臭氧协同内电解处理时,印染废水的脱色率达到了99. 9%,COD去除率达到69. 01%。其原因是由于内电解过程产生了大量的Fe2+、Fe3+与臭氧氧化过程中产生的羟基自由基[HO·]和[O]组成了另外一种优良的废水处理试剂———Fenton试剂,发生Fenton氧化促使其氧化强度增强,而且臭氧也能够促进二价铁离子的絮凝作用。
2.2 铁碳比对处理效果的影响
取印染废水500mL,分别加入质量比值为3：1, 2：1, 1：1,1：2, 1：3的铁碳。保持铁碳总质量为100g不变。同时通入氧气进气量为300L/h的臭氧,反应1h后,取反应液过滤,对处理后水样进行吸光度和COD的测定。
由图1,Fe/C为1：3时,COD去除率达78. 98%,随着Fe/C的提高, COD去除率增大,Fe/C为1：2时,COD去除率最大,高达80. 91%。Fe/C继续增大,COD去除率降低。
Fe/C太小,炭含量过多,更多地表现为炭吸附,反而抑制了原电池反应。炭太多形成的原电池数目少,产生的Fe2+少,使得与溶液中臭氧氧化过程产生的H2O2形成的Fenton试剂减少,协同处理的作用下降。Fe/C太大,铁屑量过多,过多的铁屑一方面阻止了铁屑和活性炭的充分混合,另一方面,铁屑表面有机物(带负电荷)附着和较强的絮凝作用使得铁屑表面的钝化现象较严重,电化学作用减弱,同样不利于废水中物质的降解。
2.3 铁碳量对处理效果的影响
取印染废水500mL,分别加入铁碳质量为30g, 50g, 100g,150g, 200g的铁碳,质量比值均为1：2,同时通入氧气进气量为300L/h的臭氧,反应1h后,取反应液过滤,对处理后水样进行吸光度和COD的测定。
由图2可知,铁碳量为30g时, COD、色度去除率低。随着铁碳用量的增加, COD、色度去除率相应增加。铁碳量增多,反应体系中原电池量增多,处理效果增强。当铁碳量为100g时,COD和色度去除率均达最大值80. 91%和99. 04%。当铁碳量超过100g时,其COD,色度去除率逐渐下降。这主要因为铁碳量过多,不能充分混合,限制了原电池的数目,且使得溶液与臭氧的接触受到反应体系的限制,铁碳及臭氧利用不充分。
2.4 进气量对处理效果的影响
取印染废水500mL,调节氧气进气量分别为100L/h, 200L/h, 300L/h, 400L/h, 500L/h(因为臭氧是由氧气进入臭氧发生器后产生,故臭氧量用氧气流量表示),同时加入100g,质量比为1：2的铁碳,反应1h后,取反应液过滤,对处理后水样进行吸光度和COD的测定。
如图3,氧气进气量为100L/h时, COD的去除率只有59. 63%。随着氧气量的不断加大, COD的去除率不断加大,到300L/h时,COD的去除率达到最大,高达80. 91%。继续加大进气量,COD的去除率降低。
气体流量小时,产生的臭氧产量低,臭氧氧化过程中产生的羟基自由基[HO·]和[O]少,与内电解过程产生了的Fe2+、Fe3+组成的Fenton试剂量少, COD的去除率低。气体流量逐渐变大,臭氧产生量增多,同时进气量增加,气体鼓动作用增强,促进铁碳之间的接触,即促进内电解作用, COD的去除率不断增大。当通气量达到300L/h, COD的去除率最大。进气量超过300L/h时,气体流量大,由于速度太快,致使臭氧还来不及与废水反应就逸出反应器,同时在一定温度下,臭氧的溶解度是一定的,当水中的臭氧浓度未达到其溶解度时,其反应的效率逐渐增大,但是当达到臭氧的溶解度后过多的臭氧并没有被充分利用,使得其处理效率增加不明显;而且气体的鼓动太大,使得铁碳间的接触不充分,影响内电解作用,COD的去除率下降。
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