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电化学氧化法处理甲基橙模拟废水的研究 摘要：本实验以浓度（200 mg/L）甲基橙偶氮染料模拟废水为研究对象，采用本实验组已有的钛基二氧化铅电极，通过静态实验考察时间、pH、电压、电解质投加浓度等影响因素对实验结果的影响。本实验研究目的在于考察电化学氧化在偶氮类废水中的处理情况，发现其在偶氮类处理方面的优势和不足，为其在实践中应用提供有用的参考数据，以增加在实际中的应用性能。 关键词：电化学氧化法；甲基橙 中图分类号：O 646.5 文献标识码：A 电化学氧化是通过阳极（一般是惰性阳极）反应生成的氧化基团降解水中的有机物。电催化氧化法是最可能被工业化应用的高级氧化工艺之一，被称为“环境友好”技术，以其多种优势有着其它高级氧化工艺所不能比拟的特点：（1）过程中产生的·OH具有强氧化性，可无选择地直接与废水中的有机污染物反应，没有或很少产生二次污染；（2）反应条件温和，电化学过程一般在常温常压下就可进行；（3）既可单独处理，又可与其它处理技术相结合，如作为生化法的前处理，用以提高废水的可生化性；（4）反应装置简单，工艺灵活，可控制性强，易于自动化，费用不局。但是，至今为止，电催化氧化法在工业上的应用还存在许多亟待解决的问题。因此，开展电催化氧化法处理难生物降解有机废水的研究开发工作很有必要。 1.1 主要仪器设备 调温加热套 PKDF-60/20 KDM 西安博望电子电力工程有限公司 山东鄄电极材料在电化学氧化过程中起着重大作用。电极过程的方向和动力学、电极和反应器的结构形式与反应器寿命也在很大程度上取决于电极材料的性能，故电极的重要性也越来越明显。电极材料必须具备导电性好、抗腐蚀性强、机械强度和加工性能好、寿命长、稳定性好等特点。 电极是电化学反应器的核心构件，不同用途的电化学反应器对电解材料有不同的要求，最常用的电极材料为石墨电极、金属电极和金属氧化物电极三种，也是水溶液电解过程中常用的电极材料。 钛基二氧化铅电极具有催化活性高、导电性好、化学性质稳定等优点，因此本实验选用钛基二氧化铅作为阳极材料来处理废水。本实验所用的钛基二氧化铅电极材料呈圆柱形，长为500 mm，直径10 mm。 采用圆柱形铁片作为阴极材料，电解过程中阴极产生的氢气可作为微污染物水去除氨氮的供氢体解决反硝化所需要的氢气供体问题。 称取0.2000 g甲基橙放入1000 ml干净烧杯中，先加200 ml蒸馏水用玻璃棒搅拌加快溶解，直到烧杯中甲基橙全部溶解，再加蒸馏水至1000 ml，得到ρ(甲基橙）=200 mg/L的单一模拟印染废水。 1.CODCr采用重铬酸钾法测定（GB/T 11914-1989)，本国标适用于COD值高于30 mg/L的大多数水体，样品不经过稀释可测最大COD值为700 mg/L[8]；色度采用稀释倍数法测定；pH值采用PB-10型酸度计测定。 2 结果与讨论 1 主要影响因素的确定 通过单因素试验，分别考察pH值、反应时间、微电解材料投加量、反应电压和电解质NaCl对处理效果的影响，得出主要影响因素。 2.1.1常温下，ρ（甲基橙）=200 mg/L，电压为5 V，NaCl投加浓度为0.03 mol/L，暴气量为0.4 L/min，电解时间为2 h，考察pH值对CODCr去除率和色度去除率的影响，试验结果如图。 图 1 pH 值对CODCr和色度去除率的影响 Fig.1 Effect of pH value on removal rates of CODCr and colority 由图1可知，pH值对甲基橙废水COD去除率有较大影响，当废水pH值在4左右时，去除率效果最好，到达81.74%，随着废水pH值的升高，去除率降低。在反应器内，主要发生的电解反应为：H2O2 ＋ H+ → HO? + H2O 反应生成的HO?氧化废水中的有机物，pH值越低效果越好，但过低的pH值易产生二次污染。由图还可知，pH值对色度去除率影响不大。 综合考虑，设定优化pH值为4。 常温条件下，ρ（甲基橙）=200mg/L的模拟废水，以HCl，NaOH调节pH=4，暴气量为0.4L/min, 电压为5V，NaCl投加浓度为0.03mol/L时，考察了电解时间对甲基橙模拟废水CODCr与色度的影响，如图所示。 CODCr和色度去除率的影响 Fig.2 Effect of reaction time on removal rates of CODCr and colority 由图可以看出，过长或过短的反应时间都会明显的降低甲基橙废水CODCr去除率，色度去除率影响较小，基本到达75%。反应时间由1 h增长到2 h，CODCr去除率明显上升，并达到最大值82.31%，继续增长反应时间，CODCr去除率明显降低。 综合考虑，设定优化反应时间为