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由表1知,內(nèi)電解對(duì)廢水處理脫色率和COD都有一定效果,其原因是在反應(yīng)中,鐵碳構(gòu)成了完整的回路,在它的表面上,電流在成千上萬(wàn)個(gè)細(xì)小的微電池內(nèi)流動(dòng)。鐵粉作為陽(yáng)極被腐蝕。電極反應(yīng)產(chǎn)物具有高的化學(xué)活性,其中新生原子態(tài)的[H]和新生態(tài)的Fe2+能與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原作用,破壞有機(jī)高分子的發(fā)色或助色基團(tuán),使之失去發(fā)色能力;使大分子物質(zhì)分解為小分子物質(zhì),使難降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)變成易降解的物質(zhì)。新生態(tài)的Fe2+和Fe3+是良好的絮凝劑,能進(jìn)一步吸附廢水中的污染物以降低其表面能,最終聚結(jié)成較大的絮體而沉淀。臭氧的處理效果要優(yōu)于內(nèi)電解。臭氧氧化法是利用臭氧的水溶液能產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的羥基自由基[HO·]和單原子氧[O]等活性粒子的性質(zhì)處理難降解廢水。對(duì)于不飽和脂肪烴和芳香烴類(lèi)化合物通常利用具有偶極性的臭氧在有機(jī)分子的雙鍵位置發(fā)生環(huán)加成作用,使有機(jī)物降解;對(duì)于具有電子給予基團(tuán)如羥基和氨基類(lèi)的化合物生成羥基和過(guò)氧化氫類(lèi)的自由基,使之氧化降解;其次,臭氧還能進(jìn)攻具有最低鍵能的鍵使其斷裂,也是降低廢水色度的一種有效技術(shù)。

臭氧協(xié)同內(nèi)電解處理時(shí),印染廢水的脫色率達(dá)到了99. 9%,COD去除率達(dá)到69. 01%。其原因是由于內(nèi)電解過(guò)程產(chǎn)生了大量的Fe2+、Fe3+與臭氧氧化過(guò)程中產(chǎn)生的羥基自由基[HO·]和[O]組成了另外一種優(yōu)良的廢水處理試劑———Fenton試劑,發(fā)生Fenton氧化促使其氧化強(qiáng)度增強(qiáng),而且臭氧也能夠促進(jìn)二價(jià)鐵離子的絮凝作用。

2.2　鐵碳比對(duì)處理效果的影響

取印染廢水500mL,分別加入質(zhì)量比值為3：1, 2：1, 1：1,1：2, 1：3的鐵碳。保持鐵碳總質(zhì)量為100g不變。同時(shí)通入氧氣進(jìn)氣量為300L/h的臭氧,反應(yīng)1h后,取反應(yīng)液過(guò)濾,對(duì)處理后水樣進(jìn)行吸光度和COD的測(cè)定。

由圖1,Fe/C為1：3時(shí),COD去除率達(dá)78. 98%,隨著Fe/C的提高, COD去除率增大,Fe/C為1：2時(shí),COD去除率最大,高達(dá)80. 91%。Fe/C繼續(xù)增大,COD去除率降低。

Fe/C太小,炭含量過(guò)多,更多地表現(xiàn)為炭吸附,反而抑制了原電池反應(yīng)。炭太多形成的原電池?cái)?shù)目少,產(chǎn)生的Fe2+少,使得與溶液中臭氧氧化過(guò)程產(chǎn)生的H2O2形成的Fenton試劑減少,協(xié)同處理的作用下降。Fe/C太大,鐵屑量過(guò)多,過(guò)多的鐵屑一方面阻止了鐵屑和活性炭的充分混合,另一方面,鐵屑表面有機(jī)物(帶負(fù)電荷)附著和較強(qiáng)的絮凝作用使得鐵屑表面的鈍化現(xiàn)象較嚴(yán)重,電化學(xué)作用減弱,同樣不利于廢水中物質(zhì)的降解。

2.3　鐵碳量對(duì)處理效果的影響

取印染廢水500mL,分別加入鐵碳質(zhì)量為30g, 50g, 100g,150g, 200g的鐵碳,質(zhì)量比值均為1：2,同時(shí)通入氧氣進(jìn)氣量為300L/h的臭氧,反應(yīng)1h后,取反應(yīng)液過(guò)濾,對(duì)處理后水樣進(jìn)行吸光度和COD的測(cè)定。

由圖2可知,鐵碳量為30g時(shí), COD、色度去除率低。隨著鐵碳用量的增加, COD、色度去除率相應(yīng)增加。鐵碳量增多,反應(yīng)體系中原電池量增多,處理效果增強(qiáng)。當(dāng)鐵碳量為100g時(shí),COD和色度去除率均達(dá)最大值80. 91%和99. 04%。當(dāng)鐵碳量超過(guò)100g時(shí),其COD,色度去除率逐漸下降。這主要因?yàn)殍F碳量過(guò)多,不能充分混合,限制了原電池的數(shù)目,且使得溶液與臭氧的接觸受到反應(yīng)體系的限制,鐵碳及臭氧利用不充分。

2.4　進(jìn)氣量對(duì)處理效果的影響

取印染廢水500mL,調(diào)節(jié)氧氣進(jìn)氣量分別為100L/h, 200L/h, 300L/h, 400L/h, 500L/h(因?yàn)槌粞跏怯裳鯕膺M(jìn)入臭氧發(fā)生器后產(chǎn)生,故臭氧量用氧氣流量表示),同時(shí)加入100g,質(zhì)量比為1：2的鐵碳,反應(yīng)1h后,取反應(yīng)液過(guò)濾,對(duì)處理后水樣進(jìn)行吸光度和COD的測(cè)定。

如圖3,氧氣進(jìn)氣量為100L/h時(shí), COD的去除率只有59. 63%。隨著氧氣量的不斷加大, COD的去除率不斷加大,到300L/h時(shí),COD的去除率達(dá)到最大,高達(dá)80. 91%。繼續(xù)加大進(jìn)氣量,COD的去除率降低。

氣體流量小時(shí),產(chǎn)生的臭氧產(chǎn)量低,臭氧氧化過(guò)程中產(chǎn)生的羥基自由基[HO·]和[O]少,與內(nèi)電解過(guò)程產(chǎn)生了的Fe2+、Fe3+組成的Fenton試劑量少, COD的去除率低。氣體流量逐漸變大,臭氧產(chǎn)生量增多,同時(shí)進(jìn)氣量增加,氣體鼓動(dòng)作用增強(qiáng),促進(jìn)鐵碳之間的接觸,即促進(jìn)內(nèi)電解作用, COD的去除率不斷增大。當(dāng)通氣量達(dá)到300L/h, COD的去除率最大。進(jìn)氣量超過(guò)300L/h時(shí),氣體流量大,由于速度太快,致使臭氧還來(lái)不及與廢水反應(yīng)就逸出反應(yīng)器,同時(shí)在一定溫度下,臭氧的溶解度是一定的,當(dāng)水中的臭氧濃度未達(dá)到其溶解度時(shí),其反應(yīng)的效率逐漸增大,但是當(dāng)達(dá)到臭氧的溶解度后過(guò)多的臭氧并沒(méi)有被充分利用,使得其處理效率增加不明顯;而且氣體的鼓動(dòng)太大,使得鐵碳間的接觸不充分,影響內(nèi)電解作用,COD的去除率下降。