微电解法是一种利用金属腐蚀原理形成原电池来对废水进行处理的良好工艺[1]。催化铝内电解法是在铝中添加惰性金属电极材料铜,使其构成双金属体系,添加的铜对铝的还原起到一定的催化作用,可有效促进内电解反应效率的提高[2,3]。
1.试验方法
1.1试验水质
试验所用废水取自邯郸市某废水站调节池出水(以印染废水为主),试验中通过浓硫酸调节印染废水的pH值。试验水质:COD为1200~1350 mg/L,BOD为150~200 mg/L,色度为500~700倍。
1.2试验材料
催化铝内电解法所用铝片和催化材料铜片均为市售薄片,剪成细条状备用。试验所用药品均为分析纯。
1.3试验装置
催化铝内电解反应器为推流式,采用有机玻璃制作,有效容积约10L,沿水流方向设有上、下过流挡板。装置内装有一定比例(铝铜质量比为5:1,总质量为960g,)混合均匀的铝/铜片。试验装置见图1。
1.4分析方法
COD:COD测定仪测定法;BOD:CH-IA型BOD智能生物检测仪;PH值:PHS-3C型PH计;色度:稀释倍数法。
2.结果与讨论
按图1中的反应装置进行试验,反应一定时间后,取样,静置沉淀30min后测定出水的COD、BOD及色度。每次试验前用1%的稀硫酸浸泡Al/Cu体系30min。
运行工况与试验结果见表2。
2.1 Al/Cu比
工况1、2、3、4对不同Al/Cu比的处理效果进行了比较。反应结束后,纯铝的COD、色度去除率分别为11%、30%,可生化性B/C为0.21,并不能满足后继生化处理的要求。从结果可知,铜片的加入确实能提高反应的速度和废水的可生化性。COD、色度的去除率Al/Cu(3:1)>Al/Cu(5:1)>Al/Cu(10:1)>纯Al。废水pH值为9.8时,铝片加入与否以及加入量,使得处理效果相差很大。这主要是因为Al/Cu比的增大加强了体系的双电偶腐蚀作用。在实际应用中既要满足处
2.2停留时间
工况3、5、6、7对在不同反应时间条件下的处理效果进行了比较。随着停留时间的延长,COD、色度的去除率及废水的可生化性逐渐提高,但提高幅度也变慢。如果停留时间过短,会造成难降解物质被还原的不充分。对于碱性印染废水而言,2h的反应时间明显是不足的,至少要求在3h以上。
2.3 pH值
工况3、8、9、10、11、12对在不同pH值下的试验效果进行了比较。本试验的进水pH值为12.4(未调),以此为基准调节不同pH值进行试验。随着PH值的升高,反应速度加快。反应速度:pH=12>pH=11>pH=9.8>pH=8.5。
当pH=8.5时,阳极铝的腐蚀速度较慢,影响到阴极获得电子的速度,不利于难降解物质的还原。pH值超过9.5时,COD、色度的去除率高,废水的可生化性也显著提高。尤其在PH值为12时,装置中产生大量的气泡,反应剧烈。这是因为一方面阳极铝的腐蚀速度很快;另一方面,溶液中存在AlO2-,AlO2-有很好的混凝沉淀作用。印染废水为强碱性时,单质铝即能取得很好的效果,对废水的处理主要利用单质铝的金属腐蚀作用。
2.4反应温度
工况3、13、14对在不同温度条件下的试验效果进行了比较。随着反应温度的升高,处理效果也明显增加。主要是由于提高温度降低了氧化还原反应的活化能,使活化分子数目增多,分子流动性和碰撞的增加使得分子及离子更容易配合沉淀和被还原。由于实际印染废水水温较高,考虑到加热工程的复杂性,一般不作反应温度的调整。