原创《微电解陶瓷材料处理印染废水》：此文是一篇陶瓷材料论文范文,为你的毕业论文写作提供有价值的参考。
摘 要 本研究以苏州土、铁粉和活性炭粉末等为主要原料制成新型微电解陶瓷产品,探讨了产品铁碳比、孔隙率、曝气池曝气工艺等因素对处理印染废水效果的具体影响.
关键词 微电解；三元体系；印染废水；铁碳；孔隙率
0 前 言 微电解法是利用金属腐蚀原理,形成原电池对废水进行处理的良好工艺,又称为内电解法、零价铁法、铁屑过滤法、铁碳法.是一项被广泛研究和应用的废水处理技术.因其工艺简单、操作方便且可达到“以废治废”的目的,近年来受到广泛重视. 铁碳微电解是当将铁屑和碳颗粒浸没在废水中时,由于铁和碳之间的电极电位差,废水中会形成无数个微原电池.这些细微电池是以电位低的铁成为阳极,电位高的碳做阴极,在含有电解质的水溶液中发生电化学反应的.反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液.由于铁离子有混凝作用,它和污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸,形成比较稳定的絮凝物（也叫铁泥）而去除.其中电位低的铁成为阳极,电位高的碳成为阴极,在酸性充氧条件下发生电化学反应,其反应过程如下： 阳极（Fe）： Fe→ Fe2++2e 阴极（C）：2H++2e→2[H]→H2 反应中,产生的了初生态的Fe2+和原子H,它们具有高化学活性,能改变废水中许多有机物的结构和特性,使有机物发生断链、开环等作用. 若有曝气,即充氧,还会发生下面的反应： O2+2H2O+4e→4OH-； O2+4H++4e→2H2O； 2Fe2++O2+4H+→2H2O+2Fe3+ 反应中生成的OH-是出水pH值升高的原因,而由Fe2+氧化生成的Fe3+逐渐水解生成聚合度大的Fe（OH）3胶体絮凝剂,可以有效地吸附、凝聚水中的污染物,从而增强对废水的净化效果. 本文以苏州土、铁粉和活性炭粉末等为主要原料烧制成新型微电解陶瓷产品,研究铁碳比对处理印染废水的影响；并制备出不同孔隙率的产品,研究孔隙率对处理印染废水的影响；在曝气池中研究曝气工艺对用铁碳材料处理印染废水的影响.1 试 验1.1试验原料 铁粉（纯度95%,D50等于200μm）、碳粉（纯度99%,D50等于100μm）、铜粉（纯度98%,D50等于100μm）、苏州土（机选1号）、长石、碳酸钙,酸性大红GR（纯度99%,南京染料厂）.1.2样品制作 根据实验需要按不同配方称取原料,加入0.4%羟 纤维素钠和适量的水,球磨5h后,采用注浆成型制作出尺寸为Φ10mm×10mm尺寸的圆柱型坯体,坯体在80℃下干燥2h,然后在1 200℃还原气氛下烧成. 用1%浓度酸性大红溶液模拟印染废水,投入铁碳电解材料样品,测试投入前后废水溶液COD,研究不同样品的COD去除率.将模拟废水放入曝气反应器中,投入铁碳材料样品,研究曝气对处理印染废水的影响.1.3测试 排水法测试样品的气孔率；用COD测试仪（连华科技5B-6C）检测废水处理前后的COD,计算出COD去除率；用色度仪测废水色度,计算出色度去除率.2 分析和讨论2.1材料中碳铁比对废水处理的影响 研究铁碳比对处理效果的影响时,采用固定的因素条件为：①材料配方中除铁碳外其他均相同,制备工艺也相同,制成样品尺寸也相同.②相同质量的废水中投入相同质量的样品③相同的反应时间,相同的处理工艺. 样品中铁碳质量比采用7个梯度,分别为：7：1、6：1、5：1、4：1、3：1、2：1、1：1,在不曝气的条件下,在7组500ml的废水（浓度为1%的酸性大紅溶液）中投入各100g的样品,在曝气的情况下停留3h后,分别测试其COD去除率,得到表1. 从表中可以看出,从Ⅰ→VII,随着样品中铁碳比例的降低,COD去除率先提高后降低.分析其原因为：在铁碳材料中,碳的目的就是和铁形成原电池效应来促进废水中污染物的降解.当样品中碳量低时,增加碳含量,可使体系中的原电池数量增多,提高对有机物等的去除效果；但当碳含量过量时,铁含量不足,使得体系中原电池数量减少,反而抑制了原电池的数量,更多表现为碳粉的吸附作用. 通过实验我们得出：在处理印染废水时,铁碳微电解陶瓷材料中铁碳的质量比在5∕1时,COD去除率最高. 2.2掺杂元素Cu对产品性能的影响 我们选用Cu作为掺杂元素,分别在微电解材料中添加占铁碳总质量0%、2%、4%、6%、8%的Cu,制成Fe-Cu-C三元微电解体系. 将200g相同形状不同Cu加入量的样品分别投入到1 000ml的GR废水中,分别测试30min、60min、90min、120min、150min、180min后的COD去除率见图1. 由图1中可以看出Cu的加入提高了反应速率,而且增强了去除效果.分析原因为,一方面Cu加入后和Fe形成双金属还原体系加强了还原反应,增强了处理效果；另一方面,Cu是一种良好的导体, Cu的引入可以促进微电极反应产生电子的快速分离,加快了Fe的溶解速度,使铁离子数量增加,絮凝作用和氧化还原作用增强,从而提高反应效率. 但是当Cu含量增加到Fe-C总量的6%时,Cu的增强效果明显减弱,而且在反应后期,COD的处理效果明显不如Cu含量低的样品,分析原因是随着Cu含量的增加,使微电解材料中Fe和C的比例降低,使得材料中Fe-C原电池的数量减少,取而代之的是Fe-Cu原电池,由于Fe-Cu电势差较Fe-C低,因此产生的电场弱,电化学附集能力低,因此,反应后期处理效果降低.2.3材料气孔率对废水处理的影响 研究材料气孔率对处理效果的影响时：保证相同铁碳含量及铁碳比,通过调节苏州土、长石和碳酸钙的比例制备出不同气孔率的样品,表2为不同配方样品的气孔率. 将200g相同形状不同气孔率的样品分别投入到1 000ml的GR废水中,分别测试3h、6h、12h、24h、48h、72h后的COD去除率见图2. 从图2中可以看出,在反应初期,材料气孔率越高,COD去除率越高,分析原因是由于气孔率高,材料比表面积大,反应活性更高,反应速度快,此时的COD去除率高；但随着反应时间的增加,COD去除率趋于平稳,说明反应后期COD去除率受气孔率影响明显减小,分析原因,反应初期气孔率高的样品释放出了更多的Fe,但随着时间的推移,由于材料中所含铁碳比,铁碳含量相等,材料中所释放出的铁碳总量一定,因此对废水中的COD去除率趋于相同. 因此,采用铁碳微电解材料处理废水时,材料的气孔率能增加材料的活性,提高反应效率,能够有效缩短废水处理的时间.2.4曝气的影响 在曝气池进行废水处理试验,选取不曝气和曝气两种试验方式进行试验,其他参数设定如下：进水酸性大红GR浓度为1%,溶液pH等于5,反应时间为3h,得出结果见表 3所示. 由表3可知,在曝气条件下的COD去除率比不爆气条件高10%以上,分析其原因：曝气使水中的O2含量增加,易和水反应生成H2O2,而H2O2和反应产生的Fe2+组成芬顿试剂,生成具有强氧化性的自由基,能将有机物迅速氧化成小分子；另外,氧气的存在和酸性条件的共同作用,促使2Fe2++O2+4H+→2H2O+ 2Fe3+,反应产生大量的Fe3+,而Fe3+水解产物的络合絮凝作用比Fe2+水解产物更强,可以有效地吸附、凝聚水中的污染物,从而增强对废水的净化效果. 不曝气条件下的色度去除率高于曝气条件下,分析其原因是由于曝气条件下,O2和染料分子争夺阳极电子导致染料的不完全还原造成的,但两者仅相差1%左右,这表明曝气对脱色效果的影响并不是太明显. 试验结果表明曝气对微电解降解酸性大红GR过程是有利的.3 总 结 （1）微电解陶瓷材料中,铁碳质量比在5/1时,对印染废水处理的效果最明显. （2）在处理印染废水时,Cu的加入可以提高反应速率,增强去除效果；但是铜含量应控制在Fe-C总质量的6%以内,过多的铜加入反而会降低去除效果. （3）提高微电解陶瓷材料的气孔率,能够有效提高微电解材料的活性,提高反应效率,缩短废水处理的时间. （4）曝气能够有效提高微电解材料处理废水效率,提高COD去除率.参 考 文 献[1]李天鹏,荆国华,周作明.微电解技术处理工业废水的研究进展及应用[J].工业水处理.2009（29）：10-13[2]舒文勃,杨娜娜,杜敏娟,李琛.铁炭微电解技术在制药废水预处理中的研究和应用[J].杭州化工.2010（3）：4-8[3]曹雨平,刘亚凯,邓阳清.三元微电解体系在废水处理中的实验研究[J].工业水处理.2011（12）：66-68[4]秦树林.多元微电解技术对高浓度化学清洗废水预处理的影响[J].环境工程学报.2012（10）：3563-3567[5]田京雷,马娥.新型铁碳活性焦处理工业废水的应用分析[J].宽厚板.2013（5）：29-31[6]姜兴华.强化铁碳微电解技术在印染废水处理中的应用研究[D].苏州科技学院硕士论文.2009
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结论：微电解陶瓷材料处理印染废水为关于本文可作为相关专业陶瓷材料论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文陶瓷耐火材料论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
