電凝聚法處理活性艷橙X-GN 染料模擬廢水工藝參數(shù)的正交試驗(yàn)優(yōu)化研究

孫艷 李秋平 付忠田 王允妹

（1東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院 遼寧沈陽 110004 2沈陽環(huán)境科學(xué)研究院 遼寧沈陽 110016）

染料生產(chǎn)行業(yè)一直以來都是工業(yè)廢水主要來源之一[1]，一般具有高CODcr、高色度、高含鹽量、難生化降解的特點(diǎn)[2]，目前國內(nèi)外染料廢水處理技術(shù)主要有物理法、物理化學(xué)法、生物法、化學(xué)法以及一些優(yōu)化組合工藝等。其中電化學(xué)技術(shù)因其具有諸多優(yōu)點(diǎn)，日益受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注[3-4]。以往的研究成果表明，電解時(shí)間、電解電壓、染料溶液初始濃度、電解質(zhì)濃度、攪拌強(qiáng)度、染料溶液初始pH值、極板間距等眾多因素都會(huì)對(duì)處理效果產(chǎn)生一定的影響[5]。但各項(xiàng)因素對(duì)處理效果的影響程度如何，各影響因素的主次關(guān)系怎樣，卻少有人研究。本文在參考相關(guān)文獻(xiàn)和資料的基礎(chǔ)上，選取其中六個(gè)主要因素，以脫色率為考察指標(biāo)，通過正交試驗(yàn)的方法探索判斷這些因素對(duì)處理效果的影響程度。在此基礎(chǔ)上，采用極差法對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并確認(rèn)最佳工藝參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

為自制電解槽(直徑70mm,高100mm,有機(jī)玻璃)，配套可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源，磁力攪拌器。兩電極均為板厚2mm、長(zhǎng)60mm、寬40mm鐵板。

1.2 模擬廢水的配制

根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，準(zhǔn)確稱取活性艷橙X－GN染料，加入電解質(zhì)，用蒸餾水定容，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，用氫氧化鈉或硫酸調(diào)整pH值。

1.3 活性艷橙X－GN 吸收光譜的測(cè)定

根據(jù)活性艷橙X－GN染料廢水溶液的吸收光譜曲線測(cè)試結(jié)果，選取480nm測(cè)試模擬染料廢水的吸光度

1.4 正交試驗(yàn)影響因素及水平的選擇

由單因素條件實(shí)驗(yàn)可知，影響活性艷橙X-GN染料模擬廢水脫色率的因素有電解時(shí)間、電壓、初始pH值、攪拌速度、初始濃度、電解質(zhì)濃度、極板間間距等，因此選定五水平六因素，如表1所示。

表1 正交試驗(yàn)因素表

1.5 脫色率計(jì)算方法

式（1）中A0為最大可見吸收波長(zhǎng)下染料模擬廢水原液的吸光度；A1為最大可見吸收波長(zhǎng)下染料模擬廢水不同反應(yīng)t時(shí)間后的吸光度。

2 結(jié)果與討論

2.1 正交試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1.1 正交試驗(yàn)標(biāo)記結(jié)果

表2 正交試驗(yàn)標(biāo)記結(jié)果

?

2.1.2 極差分析

表2中R為各因素的極差，可以看出，6種因素對(duì)電解活性艷橙X-GN染料廢水脫色的影響程度依次為：電解時(shí)間（A）>電解電壓（B）>攪拌強(qiáng)度（D）>電解質(zhì)濃度（F）>初始pH（C）>初始濃度（E）。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證

由上述結(jié)果可知，該方法處理染料模擬廢水的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件為：電解時(shí)間15min，電壓12V，初始pH值10，初始濃度800mg/L，攪拌速度800r/min，電解質(zhì)濃度0.10mol/L，選用上述最佳工藝組合，重復(fù)3次實(shí)驗(yàn)，對(duì)處理效果進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果見表3。

表3 最佳工藝模擬廢水處理效果

由表3可知，按照最佳工藝組合處理活性艷橙X-GN染料模擬廢水的平均脫色率為99.06%，脫色效果好且具有重復(fù)性，并且與第18號(hào)正交試驗(yàn)的結(jié)果（99.5232%）接近，驗(yàn)證了所選最佳工藝的合理性。

3 結(jié)語

3.1 通過五水平六因素的正交試驗(yàn)研究可知，鐵陽極電凝聚法處理活性艷橙X-GN染料模擬廢水過程中6種因素對(duì)電解活性艷橙X-GN染料廢水脫色的影響程度大小依次為：電解時(shí)間（A）>電解電壓（B）>攪拌強(qiáng)度（D）>電解質(zhì)濃度（F）>初始pH（C）>初始濃度（E）；

3.2 經(jīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果采用極差法分析可知，最佳處理?xiàng)l件為電解時(shí)間15min，電壓12V，初始pH值10，初始濃度800mg/L，攪拌速度1000r/min，電解質(zhì)濃度0.10mol/L；在此條件下經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)脫色率平均值可達(dá)99.06%。

[1]Ahmet Gürses,Mehmet Yal?in,Cetin Doar,Electrocoagulation of some reactive dyes:a statistical investigation of some electrochemical variables,Waste Management,Volume 22,Issue5,August 2002,Pages 491-499,ISSN 0956-053X.

[2]高立新,王燕,張大全.電化學(xué)法處理印染廢水[J].印染,2010,10:12-15.

[3]陳嬋維,付忠田,于洪蕾,姜彬慧.染料廢水處理技術(shù)進(jìn)展[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì),2010,04:37-40.

[4]Elmira Pajootan,Mokhtar Arami,Niyaz Mohammad Mahmoodi,Binary system dye removal by electrocoagulation from synthetic and real colored wastewaters,Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers,Volume 43,Issue 2,March 2012,Pages 282-290,ISSN 1876-1070.

[5]楊波,任曉輝,謝輝,等.間接陽極氧化處理活性橙X-GN模擬染料廢水的研究[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào),2011,11(5).