染料廢水在工業(yè)廢水的排放中占有重要的比例,且其組成復(fù)雜,有機(jī)物污染物的含量很高,同時還具有水質(zhì)水量波動大、色度高等特點。染料廢水的處理難度不斷加大,排放標(biāo)準(zhǔn)也日益嚴(yán)格。目前,染料的種類已達(dá)到上萬種,人造絲皂化物、PVA漿料和新型助劑廣泛應(yīng)用,抗氧化、抗生物降解和抗光解的染料技術(shù)快速發(fā)展,這使得廢水中COD質(zhì)量濃度已經(jīng)上升到2000~3000mg/L。其中,偶氮染料的種類和數(shù)量位居首位,孔雀石綠是偶氮染料的一種。
目前,主要采用生物法、化學(xué)法、吸附等方法處理染料廢水,然而,傳統(tǒng)的物理、化學(xué)、生物方法都難以讓廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。高級氧化法能夠提高廢水的可生化性,降解有毒有害物質(zhì),實現(xiàn)染料廢水的達(dá)標(biāo)排放,具有很好的處理效果和應(yīng)用前景。電Fenton法利用電化學(xué)產(chǎn)生的H2O2和Fe2+作為Fenton試劑的持續(xù)來源,二者反應(yīng)產(chǎn)生的?OH氧化廢水中污染物質(zhì),同時Fe3+在陰極被還原為Fe2+。
三維電極-電Fenton法是三維電極法和電Fenton法的耦合,即在二維電Fenton的基礎(chǔ)上,引入粒子電極作為第三電極。三維電極-電Fenton系統(tǒng)增大了物質(zhì)傳質(zhì)效果,使反應(yīng)區(qū)域從電極表面延伸到整個三維空間,粒子電極在電場的作用下發(fā)生極化現(xiàn)象,構(gòu)成微電解池,在正負(fù)兩極分別發(fā)生電化學(xué)氧化反應(yīng)和還原反應(yīng),極大地提高了反應(yīng)效率。石巖等研究了三維電極-電Fenton法處理垃圾滲濾液的處理效果和影響因素,發(fā)現(xiàn)在最佳反應(yīng)條件下反應(yīng)180min后有較好的處理效果,COD、氨氮和色度去除率分別達(dá)80.8%、55.2%和98.6%,同時垃圾滲濾液的BOD5/COD由0.125提高至0.486。班福忱利用三維電極-電Fenton試劑法對苯酚廢水進(jìn)行了處理,在最佳操作條件下,對苯酚去除率和COD去除率分別達(dá)到了97.27%和89.97%,且出水水質(zhì)穩(wěn)定;同時對比了三維電極-電Fenton法和二維電Fenton法對苯酚的去除效果,試驗結(jié)果表明:在相同條件下,三維電極-電Fenton法對苯酚的去除率比二維電Fenton法對苯酚的去除率高20%左右,在苯酚去除率相同時,三維電極-電Fenton法的能耗僅為二維電Fenton法的一半左右。說明三維電極-電Fenton法是值得研究的工業(yè)廢水處理方法。
經(jīng)大量實驗研究證明,采用三維電極-電Fenton法對染料廢水處理具有以下效果:
(1)脫色率和COD去除率隨著反應(yīng)時間的增加而提高,綜合考慮處理效果和運行成本,控制反應(yīng)時間為120min。
(2)酸性條件利于反應(yīng)的進(jìn)行,但是pH過低時陰極易發(fā)生析氫反應(yīng)抑制?OH的生成反應(yīng),pH為3時處理效果最佳。
(3)隨電壓增大,色度和COD去除率呈先增大后減小的趨勢,當(dāng)電壓為16V時,處理效果最佳。
(4)當(dāng)極板間距為9cm時,體系的傳質(zhì)效果好,溶液濃差極化不明顯,電流效率高,同時粒子電極降解有機(jī)物能力較強(qiáng),利于色度和COD的去除。
(5)當(dāng)曝氣強(qiáng)度為0.8L/min時,既促進(jìn)了氧化活性物質(zhì)的產(chǎn)生又不至于使空氣流量過大而影響有機(jī)物在電極表面的停留時間,同時對Fe2+的氧化作用不明顯,故處理效果最好。