实验二十一 电解法印染废水脱色及COD的测定

实验二十一 电解法印染废水脱色及COD的测定

一、 实验目的

1、了解电解复极性粒子群电极进行可溶性染料废水脱色的基本原理； 2、掌握电解法印染废水脱色技术和测定技术 ；

3、了解废水化学耗氧量(COD)测定方法，掌握废水COD测定技术。

二、 实验原理

粒子群电极电解法脱色法是活性炭吸附-电解氧化两者的结合。反应器中的活性炭由于多孔性而具有巨大的表面积对可溶性染料分子有较强吸附作用，这样与单纯活性炭吸附作用有相似之处。但它又是良好导电体，当活性炭粒子与主电极直接相接或间接连接时，它就成为主电极外延部分（如图 1）成为单极粒子群电极，从而有效地扩大了电极面积。当活性炭粒间被某些绝缘体隔离，则它就会被静电感应而使炭粒两侧呈现正负两极，它成为复合极性粒子群电极而工作。这样每一个极性粒子本身就是一个微型电解池，它有效地缩短了两极之间的距离，减少了反应物迁移路程，增加了两极电位梯度，又增大带电离子迁移速度，从而 有利于在浓度低、电导较小的溶液中也能发生较高的电解作用。极性粒子群电极的工作具有高压、低电流的特点。同时活性炭结构形貌不完全相同，表面凹凸不平，在某些棱角尖端部位的电荷密度大，可以产生局部的高电位高电流，形成很多活性点，具有明显活性催化电解作用。当含有染料废水通过时，染料分子发色基团和助色基团组成共轭体系，由于在电极上发生氧化或还原而被破坏，从而达到脱色作用。同时，也是活性炭吸附物质解吸作用。

综上分析，本法工作机理在于粒子群电极极性与活性炭的吸附富集、电解作用，催化分解作用等各种作用的协同作用。它具有脱色效率高、能耗低、使用寿命长等优点。对印染废水脱色效率可达99%以上，使出水透明无色，同时除去废水中COD值达80%以上。

化学耗氧量COD是用特定的氧化剂、温度及时间的条件下，氧化污水中有机物所需的氧量，常采用氧化剂有KMnO4和K2Cr2O7。本法是在硫酸介质中，以K2Cr2O7氧化水中有机物。

C6H12O6+K2Cr2O7→CO2+K2SO4+Cr(SO4)3+H2O

过量的K2Cr2O7用FeSO4来反滴定，从而计算水中的COD值。

大多数有机物在硫酸溶液中，能被K2Cr2O7氧化分解。芳烃和吡啶，NH3等不能被氧化。脂肪化合物在硫酸银催化下，可以被氧化。本法适用于测定 50mg/L以上COD值。

三、实验药品与仪器

1、仪器

分光光度计、直流电源、电炉1000W、调压器(1kVA)、500ml三角烧瓶、冷凝管、滴定管、移液管(50ml)

脱色反应器：由厚度为2mm的有机玻璃制成，其结构如图2所示。 2 、药品

亚甲兰人工印染有色废水：称取亚甲兰0.2g溶于1000ml水中，此液含亚甲兰浓度为 2.0×10-4g/ml

0.04167mol/L K2Cr2O7标准溶液：称取12.259gK2Cr2O7(105℃干燥2小时，优级纯)溶于水中，并以水稀释至1升。

0.2500mol/L硫酸亚铁铵标准溶液：称取98.0gFe(NH4)2(SO4)2·6H2O 溶于蒸馏水中，加 40ml 浓H2SO4，加热溶解至透明，冷却，以水稀释至1升。

硫酸亚铁铵溶液标定：取 20ml 0.04167mol/L K2Cr2O7标准溶液，水稀释至 100ml，加H2SO430ml，冷却后，加2-3 滴试亚铁灵指示剂，用待标定硫酸亚铁铵溶液滴定出淡红色。

ml） 0.04167 硫酸亚铁铵浓度 重铬酸钾体积（

ml）

1.5%试亚铁灵：称取1.5g邻啡咯啉与0.7gFeSO4·7H2O 溶于100ml水中。

硫酸银-硫酸溶液：5.2g 硫酸银溶于 1000g 的浓硫酸中。

四、实验步骤 1、实验条件选定

活性炭填充物准备：将粒径为2-3mm活性炭，用筛筛取粉末，称取60-65g,用水浸泡24小时，另外用塑料焊条剪成2mm长小粒与活性炭颗粒混均匀，一起装入脱色反应器中。（本次实验只做了将处理好的活性炭装入反应器中）

将含亚甲兰染料的废水流入脱色器中，选择控制流速为7ml/min,两极通入直流，电压调至8-12选取8、12V分别进行电解。在电解时每隔10分钟取一次流出处理废液，在分光光度计上于λ＝680nm处进行测定光密度（E），测定结果列入表1。

2、COD值测定实验步骤

取水样（分别用实验中的染料废水原液和处理半小时后的废水）50ml（视污水COD值大小而定）于500ml三角烧瓶中，加入25ml 0.04167mol/L K2Cr2O7标准溶液，并投入3-4粒玻璃球，小心加入H2SO4-AgSO4试剂40ml立即装上冷凝管，用电炉加热沸腾，保持回流状态1小时，冷却后蒸馏水冲洗一次冷凝管，取下三角烧瓶，流水冷却至室温，水稀释到150ml，加入3-4滴试亚铁灵指示剂，0.2500 mol/L硫酸亚铁铵准滴定到由兰绿色变为红色为止。同样方法做空白实验。

五、实验数据及处理

1、实验条件选定中原始数据及处理

表5-1 实验测得不同电压及不同时间下被处理样品的吸光度

次数 8V时吸光度（E） 12V时吸光（E）

原处理液 样1（10min） 样2（20min） 样3（30min） 样4（40min） 0.565 0.565

0.016 0.011

0.015 0.010

0.004 0.013

0.002 0.009

将原染料废水稀释五十倍后，所测得的吸光度为：0.565 2、实验数据处理

表5-2 实验测得不同电压及不同时间下被处理样品的脱色率

电压/V 8 12

样1（10min） 样2（20min） 样3（30min） 样4（40min）

97.17% 98.05%

97.34% 98.23%

99.29% 97.70%

99.64% 98.41%

（E-E）

（其中E0为原处理液的吸光度，En为样品的吸光度。） 脱色率 0样 100%

E0

根据表1中的时间和吸光度数据作图。 得到图5-1到图

5-6

图5-1 电压为8V时间和吸光度值关系图

图5-2 电压为12V时间和吸光度值关系图

图4-310min时电压和吸光度值关系图

图4-4 20min时电压和吸光度值关系图

图4-5 30min时电压和吸光度值关系图

图4-6 40min时电压和吸光度值关系图

3、每立方米废水电耗=I V/Q (度)

式中：I=电流（安） V=电压（伏） Q-流速（升/小时）

（1） I=0.2A，V=8V，Q=7ml/min=0.42L/h时，

每立方米废水电耗

0.2 8

3.8度0.42 0.3 12

8.57度0.42

<2> I=0.3A，V=12V，Q=10ml/min=0.42L/h时，

每立方米废水电耗

4、COD值测定 （1）滴定现象

取原液配好，加热前为浅黄，微沸后变为橙黄。回流1h后，加入指示剂，开始滴定，溶液由橙黄变为草绿，再变为绿，转为深绿，变为红色，且半分钟内不褪色。

空白实验所消耗Fe(NH4)2(SO4)2的体积：26ml 染料废水原料消耗Fe(NH4)2(SO4)2的体积：18.00ml

处理后废水消耗的消耗Fe(NH4)2(SO4)2的体积：25.60ml （2）计算COD值

对于染料废水原液：

a=26ml,b=18.00ml,N=0.2500mol/L,V=50ml

（a-b）N 8000(26 18.00) 0.2500 8000COD 320mg

V50

对于处理半小时后的废水（12V）: A=26ml,b=25.60ml,N=0.2500mol/L,V=50ml

COD

(a-b）M 8000(26 25.60) 0.2500 8000

16mg

V50

320-16

污水的COD值脱除率 100% 95%

320

六、结果与讨论

1、由表1、表2、图4-1、图4-2 可得，在8V的时候随着电解时间的增

加，吸光度逐渐减小，脱色率逐渐增加，说明电解时间的增长，有利于脱色，但是使用12V的时候随着时间增加，在30min的时间出现的脱色比率降低下降的现象，因为实验数据较少，只测了两个电压，估计可能是由于电压增加到一定程度后，电解时间的延长反而导致脱色率减少；

2、从图4-3 图4-4 图4-5 图4-6来看高电压在短时间内有利于脱色率效率的增加，但是超过一定时间之后电压的增加反而会导致脱色率的减少。可以估计在低电压的范围内增大电压有利于脱色率的增加，超过一点电压之后增加电压，不利于脱色率的增加；

3、随着电压与电流的增加，每立方米废水电耗将会增加；

4、由污水的COD值脱除率为95%可得，脱色反应器的脱色效果很好； 5、流速的变化，在测定吸光度时，进水与出水的流速不能时刻一致，即使是微小的差距，由于产量时间较长，导致在测量中流速发生变化，会影响脱色效果；

6、比色皿的差异，在测量一部分样品的吸光度时，没有用同一个比色皿， 不同的比色皿，对吸光度有影响。

7、由于测量中有同学产量的溶液颜色较深，而且没有办法洗干净，污染了比色皿，如果使用这些比色皿会导致吸光度的测量误差。

8、由于测量吸光度的同学较多，而且实验不同，参比的水溶液经常被换掉，影响吸光度的测量。

9、用Fe(NH4)2(SO4)2滴定时，因为操练不熟悉，造成了小量溶液流失造成误差。

10、随着电压与电流的增加，每立方米废水电耗将会增加；

11、由污水的COD值脱除率为95%可得，脱色反应器的脱色效果很好； 12、控制好回流时间1h，控制电压为微沸状态能保证COD测定时数据的准确性。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/omtj.html