基本信息
- 项目名称：
- 一种基于有效利用废水中高盐量降解酸性染料废水的电化学方法
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 酸性染料废水中的有机组分大多以芳烃及杂环化合物为母体，且含有高浓度的氯化钠。本工艺通过电解废水，产生活性氯，利用其氧化性降解蒽醌类有机物，降低废水色度的同时调节pH值，提高废水的可生化性。达到以废制废的目的。
- 详细介绍：
- 本工艺中采用DSA电极对于染料废水进行电解脱色，效果良好。反应中产生的具强氧化性的活性氯，使难降解有机大分子化合物降解成小分子化合物，从而使废水快速有效地脱色，并且提高废水的可生化性能，降低废水的酸度。与此同时，本工艺还采用多极电化学反应系统使的废水的处理更加高效与彻底。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：研究一种技术经济合理可行,运行成本低,处理效率高的工艺,以解决酸性染料废水的处理问题。 基本思路：酸性染料废水中的有机组分大多以芳烃及杂环化合物为母体，且含有高浓度的氯化钠。本工艺通过电解废水，产生活性氯，利用其氧化性降解蒽醌类有机物，降低废水色度的同时调节pH值，提高废水的可生化性。达到以废制废的目的。 创新点： （1）基于废水中的高盐物质，将氯碱工业的原理与废水处理相结合,应用电化学方法产生具有氧化性的活性氯，以降解染料废水,具有环境兼容性和友好性的特点。 （2）采用DSA电极，提高产氯效率。 （3）在工艺反应系统中运用多级反应,并利用氯气循环系统，使其与废水中物质充分作用。 技术关键： （4）高效活性氯生成的电化学技术。通过控制电解条件，如：电源、极板材料、槽电压、电流密度、极板间距、废水水质（COD、pH、含Cl-量）及电解时间等，使活性氯高效产生。 （2）活性氯与污染物的高效降解技术。通过控制氧化条件，如：氯气在水中溶解度、与有机物接触情况及废水pH等以求得对有机污染物的高效降解。 （3）多级反应的设计及控制。通过控制水流条件、氯气收集及循环使电解氧化分级进行，提高处理效果。 主要技术指标： （1）本工艺处理模拟染料废水的最佳条件为:槽电压9 V、pH为3、进水初始浓度3 g/L、极板间距1 cm、电解时间150 min。 （2）出水水质：色度去除80%，BOD5/ CODCr大于0.3，pH大于5。
科学性、先进性
- 本工艺反应中产生的活性氯，对于含亲水性基团且容易氧化的酸性阳离子染料有十分显著的脱色效果。活性氯使废水中难降解的有机物被氧化，从而使废水快速有效地脱色，并且提高废水的可生化性能，降低废水的酸度。本工艺还采用多极电化学反应系统使的废水的处理更加高效与彻底。 目前染料废水传统处理方法有物理法、化学法、生物法等。物理法后处理比较复杂，易产生二次污染；化学法成本很高；生物法对染色分子的降解效果差，需要用絮凝沉淀处理，污泥产生二次污染。而本工艺中酸性染料废水中Cl-在阳极被氧化，利用产生的活性氯实现对有机物的高效降解，不易产生二次污染。且在处理过程中不添加其他氧化剂，降低了处理成本。本工艺在很大程度上解决了传统方法存在的问题。 与其他氧化处理染料废水的方法相比，本工艺也具有明显的优势。湿式氧化法工作条件苛刻,对设备要求高。而本工艺反应条件温和，常温常压下可进行。较高级氧化工艺，本工艺对于活性物质能够充分利用，能量利用率大大提高。较Fenton氧化法，本工艺成本低，在实际应用中有更大的优势。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 模型 现场演示 图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 说明：将高盐度酸性染料废水通入第一级电解槽，产生大量活性氯，氧化废水中难降解有机物。将溢出Cl2收集通入下一电解装置，活性氯循环使用使之与废水中有机物充分接触，达到降解目的。 技术特点优势： 以废治废,高效降解,经济节能,多级处理。 范围：本工艺作为一种预处理技术，可应用在染料生产厂，污水处理厂。主要针对高盐度、高色度的酸性染料废水。对制药、纺织等其他工业中产生的酸性高盐废水也有较好的处理效果。 市场分析经济效益：随着工业的发展，确定出一种合理有效解决染料废水问题的技术方案就显得尤为重要。而本工艺利用电解废水中本身的高盐物质，产生活性氯来降解有机物，达到有效废水处理目的。工艺设备简单、操作简便，初期投资小、运行费用低，与同类处理工艺相比具有强大的竞争力。 经济方面，该技术能够将常规经济成本降低20%，.工艺设备简便，对运行条件的要求低，使用低电压、低电流电解氧化技术，使得运行费用大幅度降低。此外，工艺不需要添加额外氧化剂，进一步降低了处理费用，具有很好的应用前景。
同类课题研究水平概述
- 酸性染料废水组分复杂、色度深,废水中的有机组分大多以芳烃及杂环化合物为母体，并带有显色基团及极性基团。其处理工艺一直是业内的研究热点。但由于染料废水的处理难度很大，国内外研究人员一直未能找到一种高效、低成本的处理方法。 目前染料废水的处理方法主要包括物理法、化学法与生化法，如活性炭吸附, 光催化氧化法与生物处理等。活性炭具有较强的吸附能力，但活性炭价格昂贵，不易再生。光催化氧化法但是投资和能耗高。生化法对环境污染少，但染料废水水质波动大，种类多，毒性高，可生化性差，微生物对温度和pH条件要求较苛刻,很难适应。并且由于微生物对染料仅起吸附作用而不是降解作用，因此生化法对色度的去除率低。这些传统方法在一定程度上存在着缺陷。 因此许多研究人员寻找可取而代之的氧化方法，如臭氧氧化，电催化氧化和电化学氧化等。研究人员对电化学协同光化学促进染料降解效率，臭氧氧化法脱色与去除COD也有所研究，但效果并不明显。 近年来，电化学法在处理染料废水等领域愈来愈受人们重视，也得到了一定程度的应用。电解法具有环境兼容性和友好性的特点，在废水处理过程中不需要再添加氧化剂，没有或很少产生二次污染[12]。由于废水中含有相当数量的氯化物，因此生成活性氯的成本较低。电化学处理过程中，污染物既可通过直接氧化去除也可通过间接氧化去除。直接氧化过程中污染物首先被吸附到阳极表面，然后通过阳极电子转移反应而被氧化。间接氧化过程中，电极表面产生强氧化剂(次氯酸根/氯气、臭氧和过氧化氢)，溶液中的污染物被产生的氧化剂氧化。所有的氧化剂原位产生而后立即参加氧化反应[。电解时尽管有少数有机组分在阳极表面被直接氧化，但氯化物存在时大部分有机物质被生成的活性氯氧化降解。Israilides与Vlyssides 用Ti/Pt阳极电解染整废水，40min后COD，BOD与色度的去除率分别为92%，92.2%和94%。。Szpyrkowicz等用七种不同的电极材料降解分散染料。采用Ti/Pt-Ir阳极，在富氯废水酸性条件下降解效果最好。 本工艺中采用DSA电极对于染料废水进行电解脱色，效果良好。与同类型处理工艺相比，具有较强竞争力。
