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基本信息

項(xiàng)目名稱：
一種基于有效利用廢水中高鹽量降解酸性染料廢水的電化學(xué)方法
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
酸性染料廢水中的有機(jī)組分大多以芳烴及雜環(huán)化合物為母體，且含有高濃度的氯化鈉。本工藝通過(guò)電解廢水，產(chǎn)生活性氯，利用其氧化性降解蒽醌類有機(jī)物，降低廢水色度的同時(shí)調(diào)節(jié)pH值，提高廢水的可生化性。達(dá)到以廢制廢的目的。
詳細(xì)介紹：
本工藝中采用DSA電極對(duì)于染料廢水進(jìn)行電解脫色，效果良好。反應(yīng)中產(chǎn)生的具強(qiáng)氧化性的活性氯，使難降解有機(jī)大分子化合物降解成小分子化合物，從而使廢水快速有效地脫色，并且提高廢水的可生化性能，降低廢水的酸度。與此同時(shí)，本工藝還采用多極電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)使的廢水的處理更加高效與徹底。

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

目的：研究一種技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理可行,運(yùn)行成本低,處理效率高的工藝,以解決酸性染料廢水的處理問(wèn)題。 基本思路：酸性染料廢水中的有機(jī)組分大多以芳烴及雜環(huán)化合物為母體，且含有高濃度的氯化鈉。本工藝通過(guò)電解廢水，產(chǎn)生活性氯，利用其氧化性降解蒽醌類有機(jī)物，降低廢水色度的同時(shí)調(diào)節(jié)pH值，提高廢水的可生化性。達(dá)到以廢制廢的目的。 創(chuàng)新點(diǎn)： （1）基于廢水中的高鹽物質(zhì)，將氯堿工業(yè)的原理與廢水處理相結(jié)合,應(yīng)用電化學(xué)方法產(chǎn)生具有氧化性的活性氯，以降解染料廢水,具有環(huán)境兼容性和友好性的特點(diǎn)。 （2）采用DSA電極，提高產(chǎn)氯效率。 （3）在工藝反應(yīng)系統(tǒng)中運(yùn)用多級(jí)反應(yīng),并利用氯氣循環(huán)系統(tǒng)，使其與廢水中物質(zhì)充分作用。 技術(shù)關(guān)鍵： （4）高效活性氯生成的電化學(xué)技術(shù)。通過(guò)控制電解條件，如：電源、極板材料、槽電壓、電流密度、極板間距、廢水水質(zhì)（COD、pH、含Cl-量）及電解時(shí)間等，使活性氯高效產(chǎn)生。 （2）活性氯與污染物的高效降解技術(shù)。通過(guò)控制氧化條件，如：氯氣在水中溶解度、與有機(jī)物接觸情況及廢水pH等以求得對(duì)有機(jī)污染物的高效降解。 （3）多級(jí)反應(yīng)的設(shè)計(jì)及控制。通過(guò)控制水流條件、氯氣收集及循環(huán)使電解氧化分級(jí)進(jìn)行，提高處理效果。 主要技術(shù)指標(biāo)： （1）本工藝處理模擬染料廢水的最佳條件為:槽電壓9 V、pH為3、進(jìn)水初始濃度3 g/L、極板間距1 cm、電解時(shí)間150 min。 （2）出水水質(zhì)：色度去除80%，BOD5/ CODCr大于0.3，pH大于5。

科學(xué)性、先進(jìn)性

本工藝反應(yīng)中產(chǎn)生的活性氯，對(duì)于含親水性基團(tuán)且容易氧化的酸性陽(yáng)離子染料有十分顯著的脫色效果。活性氯使廢水中難降解的有機(jī)物被氧化，從而使廢水快速有效地脫色，并且提高廢水的可生化性能，降低廢水的酸度。本工藝還采用多極電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)使的廢水的處理更加高效與徹底。 目前染料廢水傳統(tǒng)處理方法有物理法、化學(xué)法、生物法等。物理法后處理比較復(fù)雜，易產(chǎn)生二次污染；化學(xué)法成本很高；生物法對(duì)染色分子的降解效果差，需要用絮凝沉淀處理，污泥產(chǎn)生二次污染。而本工藝中酸性染料廢水中Cl-在陽(yáng)極被氧化，利用產(chǎn)生的活性氯實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)物的高效降解，不易產(chǎn)生二次污染。且在處理過(guò)程中不添加其他氧化劑，降低了處理成本。本工藝在很大程度上解決了傳統(tǒng)方法存在的問(wèn)題。 與其他氧化處理染料廢水的方法相比，本工藝也具有明顯的優(yōu)勢(shì)。濕式氧化法工作條件苛刻,對(duì)設(shè)備要求高。而本工藝反應(yīng)條件溫和，常溫常壓下可進(jìn)行。較高級(jí)氧化工藝，本工藝對(duì)于活性物質(zhì)能夠充分利用，能量利用率大大提高。較Fenton氧化法，本工藝成本低，在實(shí)際應(yīng)用中有更大的優(yōu)勢(shì)。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

無(wú)

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

無(wú)

作品可展示的形式

模型 現(xiàn)場(chǎng)演示 圖片

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

說(shuō)明：將高鹽度酸性染料廢水通入第一級(jí)電解槽，產(chǎn)生大量活性氯，氧化廢水中難降解有機(jī)物。將溢出Cl2收集通入下一電解裝置，活性氯循環(huán)使用使之與廢水中有機(jī)物充分接觸，達(dá)到降解目的。 技術(shù)特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)： 以廢治廢,高效降解,經(jīng)濟(jì)節(jié)能,多級(jí)處理。 范圍：本工藝作為一種預(yù)處理技術(shù)，可應(yīng)用在染料生產(chǎn)廠，污水處理廠。主要針對(duì)高鹽度、高色度的酸性染料廢水。對(duì)制藥、紡織等其他工業(yè)中產(chǎn)生的酸性高鹽廢水也有較好的處理效果。 市場(chǎng)分析經(jīng)濟(jì)效益：隨著工業(yè)的發(fā)展，確定出一種合理有效解決染料廢水問(wèn)題的技術(shù)方案就顯得尤為重要。而本工藝?yán)秒娊鈴U水中本身的高鹽物質(zhì)，產(chǎn)生活性氯來(lái)降解有機(jī)物，達(dá)到有效廢水處理目的。工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，初期投資小、運(yùn)行費(fèi)用低，與同類處理工藝相比具有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。 經(jīng)濟(jì)方面，該技術(shù)能夠?qū)⒊Ｒ?guī)經(jīng)濟(jì)成本降低20%，.工藝設(shè)備簡(jiǎn)便，對(duì)運(yùn)行條件的要求低，使用低電壓、低電流電解氧化技術(shù)，使得運(yùn)行費(fèi)用大幅度降低。此外，工藝不需要添加額外氧化劑，進(jìn)一步降低了處理費(fèi)用，具有很好的應(yīng)用前景。

同類課題研究水平概述

酸性染料廢水組分復(fù)雜、色度深,廢水中的有機(jī)組分大多以芳烴及雜環(huán)化合物為母體，并帶有顯色基團(tuán)及極性基團(tuán)。其處理工藝一直是業(yè)內(nèi)的研究熱點(diǎn)。但由于染料廢水的處理難度很大，國(guó)內(nèi)外研究人員一直未能找到一種高效、低成本的處理方法。 目前染料廢水的處理方法主要包括物理法、化學(xué)法與生化法，如活性炭吸附, 光催化氧化法與生物處理等?；钚蕴烤哂休^強(qiáng)的吸附能力，但活性炭?jī)r(jià)格昂貴，不易再生。光催化氧化法但是投資和能耗高。生化法對(duì)環(huán)境污染少，但染料廢水水質(zhì)波動(dòng)大，種類多，毒性高，可生化性差，微生物對(duì)溫度和pH條件要求較苛刻,很難適應(yīng)。并且由于微生物對(duì)染料僅起吸附作用而不是降解作用，因此生化法對(duì)色度的去除率低。這些傳統(tǒng)方法在一定程度上存在著缺陷。 因此許多研究人員尋找可取而代之的氧化方法，如臭氧氧化，電催化氧化和電化學(xué)氧化等。研究人員對(duì)電化學(xué)協(xié)同光化學(xué)促進(jìn)染料降解效率，臭氧氧化法脫色與去除COD也有所研究，但效果并不明顯。 近年來(lái)，電化學(xué)法在處理染料廢水等領(lǐng)域愈來(lái)愈受人們重視，也得到了一定程度的應(yīng)用。電解法具有環(huán)境兼容性和友好性的特點(diǎn)，在廢水處理過(guò)程中不需要再添加氧化劑，沒(méi)有或很少產(chǎn)生二次污染[12]。由于廢水中含有相當(dāng)數(shù)量的氯化物，因此生成活性氯的成本較低。電化學(xué)處理過(guò)程中，污染物既可通過(guò)直接氧化去除也可通過(guò)間接氧化去除。直接氧化過(guò)程中污染物首先被吸附到陽(yáng)極表面，然后通過(guò)陽(yáng)極電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)而被氧化。間接氧化過(guò)程中，電極表面產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑(次氯酸根/氯氣、臭氧和過(guò)氧化氫)，溶液中的污染物被產(chǎn)生的氧化劑氧化。所有的氧化劑原位產(chǎn)生而后立即參加氧化反應(yīng)[。電解時(shí)盡管有少數(shù)有機(jī)組分在陽(yáng)極表面被直接氧化，但氯化物存在時(shí)大部分有機(jī)物質(zhì)被生成的活性氯氧化降解。Israilides與Vlyssides 用Ti/Pt陽(yáng)極電解染整廢水，40min后COD，BOD與色度的去除率分別為92%，92.2%和94%。。Szpyrkowicz等用七種不同的電極材料降解分散染料。采用Ti/Pt-Ir陽(yáng)極，在富氯廢水酸性條件下降解效果最好。 本工藝中采用DSA電極對(duì)于染料廢水進(jìn)行電解脫色，效果良好。與同類型處理工藝相比，具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。
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