鐵碳混合材料COD去除率比較試驗(yàn)

1、鐵碳混合材料微電解處理廢水試驗(yàn)報(bào)告煤炭科學(xué)研究總院杭州環(huán)保研究院Hangzhou Institute for Environmental Protection,CCRI地址：浙江省杭州市蕭山區(qū)拱秀路288號(hào) 電 話編：311201 傳 真網(wǎng)址： 電子郵箱：二一二年五月九日鐵碳混合材料微電解處理廢水鐵碳微電解是當(dāng)將鐵屑和碳顆粒浸沒(méi)在酸性廢水中時(shí)，由于鐵和碳之間的電極電位差，廢水中會(huì)形成無(wú)數(shù)個(gè)微原電池。這些細(xì)微電池是以電位低的鐵成為陽(yáng)極,電位高的碳做陰極,在含有酸性電解質(zhì)的水溶液中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的。反應(yīng)的結(jié)果是鐵受到腐蝕變成二價(jià)的鐵離子進(jìn)

2、入溶液。由于鐵離子有混凝作用,它與污染物中帶微弱負(fù)電荷的微粒異性相吸,形成比較穩(wěn)定的絮凝物(也叫鐵泥)而去除，為了增加電位差，促進(jìn)鐵離子的釋放,在鐵-碳床中加入一定比例銅粉或鉛粉。其中電位低的鐵成為陽(yáng)極，電位高的碳成為陰極，在酸性充氧條件下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。一. 試驗(yàn)原因及要求為了能夠比較出兩種不同規(guī)格的鐵碳混合材料的處理廢水CODcr去除率情況，所以進(jìn)行了鐵碳混合材料微電解處理廢水比較試驗(yàn)。二. 試驗(yàn)用藥品及測(cè)試方法1、 藥品：（1）小塊鐵碳混合材料，大塊鐵碳混合材料；（2）重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液；（3）硫酸亞鐵銨，硫酸；（4）亞鐵靈指示劑；（5）AgSO4-H2SO4溶液；（6）石灰水溶液；（7）

3、聚丙烯酰胺（PAM）。2、 試驗(yàn)儀器電磁攪拌器、pH計(jì)、電子天平、電熱加熱器、曝氣機(jī)、全玻璃回流裝置、滴定管、磨口錐形瓶、容量瓶、移液管、量筒、燒杯等。3、 分析方法pH測(cè)定：酸度計(jì)法測(cè)定；COD測(cè)定：CODcr快速測(cè)定法。測(cè)試藥劑均為現(xiàn)場(chǎng)配制、現(xiàn)場(chǎng)使用。COD恒溫加熱器器三. 鐵碳微電解原理鐵碳混合材料對(duì)絮體的電附集和對(duì)反應(yīng)的催化作用。電池反應(yīng)產(chǎn)物的混凝，新生絮體的吸附和床層的過(guò)濾等作用的綜合效應(yīng)的結(jié)果。其中主要作用是氧化還原和電附集，鐵碳混合材料的主要成分是鐵和碳，當(dāng)將其浸入電解質(zhì)溶液中時(shí),由于Fe和C之間存在1.2V的電極電位差,因而會(huì)形成無(wú)數(shù)的微電池系統(tǒng),在其作用空間構(gòu)成一個(gè)電場(chǎng)，陽(yáng)極

4、反應(yīng)生成大量的Fe2+進(jìn)入廢水,進(jìn)而氧化成Fe3+,形成具有較高吸附絮凝活性的絮凝劑。陰極反應(yīng)產(chǎn)生大量新生態(tài)的H和O,在偏酸性的條件下,這些活性成分均能與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng),使有機(jī)大分子發(fā)生斷鏈降解,從而消除了有機(jī)物尤其是印染廢水的色度,提高了廢水的可生化度,且陰極反應(yīng)消耗了大量的H+生成了大量的OH-,這使得廢水的pH值也有所提高。微電解對(duì)色度去除有明顯的效果。這是由于電極反應(yīng)產(chǎn)生的新生態(tài)二價(jià)鐵離子具有較強(qiáng)的還原能力,可使某些有機(jī)物的發(fā)色基團(tuán)硝基NO2 、亞硝基NO 還原成胺基NH2 ,另胺基類有機(jī)物的可生化性也明顯高于硝基類有機(jī)物;新生態(tài)的二價(jià)鐵離子也可使某些不飽和發(fā)色基團(tuán)(

5、如羧基COOH、偶氮基-N=N-) 的雙鍵打開(kāi),使發(fā)色基團(tuán)破壞而除去色度,使部分難降解環(huán)狀和長(zhǎng)鏈有機(jī)物分解成易生物降解的小分子有機(jī)物而提高可生化性。此外,二價(jià)和三價(jià)鐵離子是良好的絮凝劑,特別是新生的二價(jià)鐵離子具有更高的吸附-絮凝活性,調(diào)節(jié)廢水的pH 可使鐵離子變成氫氧化物的絮狀沉淀,吸附污水中的懸浮或膠體態(tài)的微小顆粒及有機(jī)高分子,可進(jìn)一步降低廢水的色度,同時(shí)去除部分有機(jī)污染物質(zhì)使廢水得到凈化。四. 試驗(yàn)內(nèi)容（1） 取2000mL廢水，測(cè)定原水pH值記錄后，用稀硫酸將pH值調(diào)到3.5左右，記錄試驗(yàn)時(shí)的pH，待用；（2） 將稱重后的相同重量的兩種填料（600g）準(zhǔn)備好，取2只1000mL燒杯，在杯

6、底各放置一只曝氣頭，再將填料放入燒杯中，加入調(diào)整pH后的試驗(yàn)廢水，開(kāi)啟曝氣機(jī)，充氧曝氣進(jìn)行微電解，同時(shí)記錄開(kāi)始微電解的時(shí)間，中間每隔10分鐘測(cè)定各燒杯中廢水的pH值，作好記錄；（3） 微電解時(shí)間統(tǒng)一為45min，到點(diǎn)后，停止曝氣，倒出試驗(yàn)水樣，測(cè)定微電解完成后的pH值，記錄；（4） 中和混凝試驗(yàn)：兩燒杯用堿調(diào)整pH值，提升至8.5左右，然后曝氣10min，再加入已配置好的聚丙烯酰胺（PAM）5滴左右，形成較好的絮凝效果，重力作用下沉淀20min后，取上清液用漏斗過(guò)濾，用來(lái)測(cè)定COD。（5）用移液管移取20.0mL混合均勻的水樣于250mL回流裝置錐形瓶中，準(zhǔn)確加入15.0mL重鉻酸鉀快速液，加

7、入20ml AgSO4H2SO4溶液，邊加邊搖勻，使溶液充分混合，加入數(shù)粒玻璃珠或沸石，加熱回流10分鐘（沸騰時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)）。稍冷后，用90mL蒸餾水沖洗冷凝管管壁。（6）取下錐形瓶，冷卻至室溫后，加12滴試亞鐵靈指示劑，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至剛變紅褐色為止，記錄所消耗硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積數(shù)V1。（7）在測(cè)定水樣的同時(shí)，以20mL蒸餾水做空白實(shí)驗(yàn)，操作步驟同上，記錄所消耗硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積數(shù)V2。（8）計(jì)算 式中：C硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度（mL） V1水樣消耗硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積數(shù)（mL） V2空白消耗硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積數(shù)（mL） V水樣體積（mL） n水樣稀釋倍數(shù) C

8、ODcr去除率計(jì)算公式：CODcr去除率= （9） 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄試驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)材料小塊鐵碳混合材料整塊鐵碳混合材料原水空白pH值3.53.53.53.5微電解時(shí)長(zhǎng)（min）45454545絮凝沉淀時(shí)長(zhǎng)（min）20202020硫酸亞鐵銨V1（mL）13.412.310.1硫酸亞鐵銨V2（mL）15.2CODcr（O2，mg/L）1497.62412.84243.2CODcr去除率64.71%43.14%實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象微電解時(shí)長(zhǎng)（min）小塊鐵碳混合材料實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象整塊鐵碳混合材料實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象pH值顏色渾濁程度pH值顏色渾濁程度03.50淡黃色略微渾濁3.50黃灰色略微渾濁104.14淡黃色略微渾濁5.08灰色渾

9、濁204.37淡黃色略微渾濁6.28灰色渾濁305.14淡黃色略微渾濁6.59灰色渾濁405.80淡黃色略微渾濁7.20淺灰色略微渾濁456.71淡黃色較清晰8.10淺灰色略微渾濁試驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)材料小塊鐵碳混合材料大塊鐵碳混合材料原水空白pH值3.03.03.03.0微電解時(shí)長(zhǎng)（min）45454545絮凝沉淀時(shí)長(zhǎng)（min）20202020硫酸亞鐵銨V1（mL）11.710.910.4硫酸亞鐵銨V2（mL）13.8CODcr（O2，mg/L）91.52158.08199.68CODcr去除率54.17%30.83%實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象微電解時(shí)長(zhǎng)（min）小塊鐵碳混合材料實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象大塊鐵碳混合材料實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象pH值顏

10、色渾濁程度pH值顏色渾濁程度03.00淡黃色略微渾濁3.00黃灰色略微渾濁103.40淡黃色略微渾濁5.60黃灰色略微渾濁203.81淡黃色略微渾濁6.72淺黃色略微渾濁303.90淡黃色較清晰7.41淡黃色略微渾濁403.94淡黃色較清晰8.23淡黃色略微渾濁454.40淡黃色較清晰9.54淡黃色略微渾濁（10） 校對(duì)用國(guó)標(biāo)法與快捷法作對(duì)比，校正測(cè)試結(jié)論。（國(guó)標(biāo)法采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）五. 試驗(yàn)結(jié)論與建議（1） 通過(guò)本次試驗(yàn)研究，比較出兩種鐵碳混合材料的微電解去除CODcr能力的差別，小塊鐵碳混合材料的CODcr去除能力高于整塊、大塊鐵碳混合材料。然而小塊鐵碳混合材料去除CODcr的能力強(qiáng)，COD去除率也未盡