含氯鹽廢水中染料電化學(xué)氧化降解歷程研究.pdf

1、目前，染料種類眾多，且每年廢水產(chǎn)生量超過7×105噸，其高有機物含量、高鹽度、高色度、難降解、高毒性及致畸性使染料廢水成為我國難以治理的工業(yè)廢水之一。傳統(tǒng)的物化方法不能將染料廢水有效降解，其高鹽度、高毒性也制約著生物方法的應(yīng)用，所以研究能利用其高含量鹽的環(huán)境友好型電化學(xué)氧化法成為處理染料廢水的一個重要課題。探索染料分子電化學(xué)氧化法的降解產(chǎn)物及歷程對于處理染料廢水具有重要的理論和實踐意義。
　　本研究針對含氯鹽廢水中偶氮類染料和蒽醌

2、類染料電化學(xué)氧化處理中存在的降解效率問題。選取偶氮類染料甲基橙、酸性大紅3R、直接深棕和蒽醌類染料活性艷藍X-BR為研究對象，以鍍有RuO2-IrO2-SnO2的尺寸穩(wěn)定型陽極(dimensionally stable anode，DSA)為陽極電極材料，采用電化學(xué)氧化法研究了單一或混合染料的降解歷程。探討了電流密度、pH、極板間距等控制參數(shù)對電化學(xué)氧化法降解效果的影響，并對電極板的表面特征和電化學(xué)氧化行為進行了表征，采用紫外-可見（u

3、ltraviolet-visible，UV-Vis）分光光度法、傅里葉紅外(Fourier Transform Infrared，F(xiàn)TIR)分光光度法、三維熒光光譜法(three-dimension excitation emission matrix fluorescencespectroscopy，3DEEM)、液相色譜-質(zhì)譜（liquid chromatography-massspectrometry，LC-MS）聯(lián)用等技術(shù)對電化

4、學(xué)氧化降解的產(chǎn)物進行了定性分析，得出以下結(jié)論:
　　電流密度對染料電化學(xué)氧化的降解效果影響較大。電流密度不同，可能導(dǎo)致電解產(chǎn)生的中間產(chǎn)物不同，選取甲基橙和酸性大紅3R的最佳電流分別為50mA/cm2和25mA/cm2;初始溶液pH值和極板間距對染料電化學(xué)氧化的降解效果影響相對較小，確定最佳極板間距為2cm;特制DSA電極表面平整，晶體牢固，有很好的負載性、穩(wěn)定性及析氯選擇特性，DSA電極在四種染料中以陽極析氯反應(yīng)為主，而在甲基橙中

5、同時存在直接氧化和間接析氯氧化。
　　確定較優(yōu)工藝參數(shù)后，對單一染料進行電化學(xué)氧化降解，并分析pH值、色度去除率、化學(xué)需氧量(Chemical Oxygen Demand，COD)及總有機碳（TotalOrganic Carbon，TOC）等指標(biāo)的變化機理及規(guī)律。三種偶氮染料的pH值在反應(yīng)前期變化較大，最后pH值均在8左右，葸醌類染料活性艷藍X-BR pH值在3左右，變化幅度很小而且緩慢。pH值會影響活性氯存在狀態(tài)，活性氯物質(zhì)“H

6、ClO”和“ClO-”比“Cl2”在含氯鹽廢水電化學(xué)氧化時更具催化活性，進而獲得更高COD及TOC去除率;電化學(xué)氧化對染料的色度去除效果很好，染料結(jié)構(gòu)越簡單，發(fā)色基團越容易被破壞，葸醌類結(jié)構(gòu)比苯環(huán)共軛體系結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定;低分子有機酸的加入與難降解有機物形成協(xié)同作用，促進難降解組分的去除，排除了草酸等低分子降解產(chǎn)物導(dǎo)致染料電化學(xué)氧化反應(yīng)終止的可能。
　　最后，分析了不同結(jié)構(gòu)偶氮染料和蒽醌染料的反應(yīng)機理和降解產(chǎn)物，并總結(jié)了其降解規(guī)律。UV

7、-Vis圖譜表明染料最大特征吸收峰隨反應(yīng)時間逐漸降低直至消失，并出現(xiàn)新的特征峰，表明有新的降解產(chǎn)物生成。從IR圖譜、3DEEM圖譜和MS圖譜中進一步證明染料分子結(jié)構(gòu)中的不飽和鍵發(fā)生改變，從而達到了脫色的目的;三種偶氮染料在反應(yīng)開始時，沒有熒光特征峰，是因為偶氮鍵吸收了熒光測定時的電子能量，但降解產(chǎn)物的熒光位置在反應(yīng)180min后基本保持不變，三者共有的熒光峰位置(EX/EM:320-340nm/380-430nm)屬于可見類富里酸區(qū)，表