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印染废水具有排放量大、有机物含量高、色度深的特点,属于难生物降解废水。目前,许多方法被用于处理印染废水,然而,这些方法存在着处理费用昂贵或者效率不高等缺点。电化学技术作为一种“环境友好”的绿色技术近年来被广泛应用于废水处理。本文采用Ti/RuIrSnMnTi氧化物阳极电氧化印染废水,研究染料分子在阳极表面降解的过程;将电氧化法与传统的生物法结合,探索印染废水深度处理及资源化的新技术,从技术和经济层面论证该技术的可行性;设计一套与该技术相适应的处理印染废水自动控制电解系统,实现废水处理的优化控制和自动控制。得到如下的结果:
1.Ti/RuIrSnMnTi阳极具有良好的氯气析出催化性能,在NaCl介质中,能够原位电生成活性氯中间体将染料的颜色彻底除去,该过程为准一级反应。UV-Vis光谱表明,活性氯中间体不仅能够快速氧化-N=N-,而且还能够破坏苯环和萘环,将其氧化成小分子脂肪酸甚至彻底矿化。染料的脱色效率随着pH下降而上升;升高温度可以增大反应速率常数,提高染料的脱色效率;增大流量能减小阳极表面的扩散层,提高脱色效率;增加电极间距能够降低活性中间体直接在阴极表面还原的几率,提高染料的脱色效率,但不利于降低废水的处理成本。在比较宽的浓度范围内,污染物的起始溶度对溶液的脱色效率没有影响,表明该方法适用于处理不同污染程度的废水。
2.在NaCl浓度小时,大部分电能转变为废水的内能,电能耗对总运行成本起支配作用。随着NaCl浓度的增大,电能耗比重逐渐下降,而盐的费用比重越来越大。缩短电极间距、减少NaCl用量和降低废水pH值可以降低废水处理的运行成本。在单一的电解工艺基础上增加静置工艺,可以将运行成本降低50%左右。
3.开发出一套可以根据进水水质实时变化情况在线调整电解参数的处理印染废水的自动控制电解系统,以实现处理效果和运行成本最优化。该自动控制电解系统主要包括:一个电解槽、一个监控系统、多个在线检测元件和执行元件。