活性炭多维电极法处理高色度活性染料模拟废水过程与宏观动力学研究

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随着纺织工业的迅速发展,染料的品种和数量日益增加,在染料生产过程中,每生产1吨染料,要随废水损失2%的产品。而在印染过程中损失量更大,为所用染料的10%左右,染料生产和印染废水已成为水环境的重点污染源之一。据报道,染料废水中含有的苯环基、偶氮基等基团的染料使人易患膀胱癌。废水中残存的染料组分,即使浓度很低,排入水体亦会造成水体透光率的降低,破坏导致水体生态系统的平衡。染料废水具有有机物浓度高、色度高、无机盐含量高、成份复杂、可生化性差、脱色困难等特点,难以采用常规方法进行治理,一直是工业污水处理中的难点。是当前国内外水污染控制领域急需解决的一大难题。活性染料由于具有色谱齐全、色泽鲜艳、着色牢度优良、应用面广、应用工艺简单和成本低廉的特点,使用量不断增加。由于活性染料具有良好的亲水性和理化特性,使其成为染料废水处理中的难点之一。 本论文用吸附饱和的活性炭作为填充物,采用活性炭多维电极法处理高色度活性嫩黄K-4G染料模拟液,在静态实验条件下考察了电解电流密度、活性炭量、电解时间、溶液电导对脱色率和CODCr去除率的影响;在动态实验条件下考察了电流密度、水力停留时间、动态流速(循环流量)对脱色率和CODCr去除率的影响;并对活性炭多维电极法、活性炭单纯吸附法、单纯电解法处理模拟液的效果进行了比较;论文通过考察扩散条件、活性炭荷电特性不同对处理效果的影响以及电解过程对色度和CODCr去除的影响,探讨了活性炭多维电极法去除染料液的色度和CODCr的机理,并提出了脱色过程和CODCr降解过程的宏观动力学模型。实验结果表明:四川大学硕士学位论文(l)活性炭多维电极法可显著提高染料模拟废水的色度和CODcr的去除率。(2)活性炭多维电极法对染料废水的色度和CODcr的去除率随电解电流密度的升高而升高,随水力停留时间的延长而升高,随活性炭量的增大而升高。(3)溶液电导率对色度和CODcr的去除有比较显著的影响,实验条件下增大电 导率使色度和CODcr的去除率有所下降。(4)在动态循环条件下扩散条件对色度和CODcr的去除率有比较明显的影 响,流量在0.3一1 .SL/min范围邮寸,脱色率和CODcr去除率随着流量的 增大而提高的,而当流量在2.23L/min范围时脱色率和CODc「去除率 随流量增大而下降。 dc(5)在静态实验条件下的宏观动力学公式是:脱色反应为一dt二KC”,其中 洽(0.0105一0.0051)min”,n一l近似为一级反应;eoner降解反应为 de 一dt一Kc”,其中K=(l .5 15一0.891)mg/L,n二o,近似为零级反应; dc(6)动态循环实验条件下的宏观动力学公式为:脱色反应一dt二Kcn,其中K= (0.0243一0.01517)min一,,n封近似为一级反应:eoDer降解反应 dc 一dt一祝,,,其中洽(0.01637一0.00937)min一’,n二l,近似为一级反应。 本论文的主要创新点在于:(l)用吸附饱和的活性炭作为填充物,比较全面地考查了活性炭多维电极法对高色度、高含盐染料液的处理过程;(2)在动态循环的实验条件下,从电流密度、停留时间、传质条件多方面研究了活性炭多维电极法处理高色度、高含盐染料液的过程;(3)提出了静态与动态条件下用活性炭多维电极法处理活性染料废水的宏观动力学模型。 论文所做的上述工作可以为多维电极法处理难降解、高色度、高含盐染料废水的深入研究提供理论依据。
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