車涂裝工藝一般(ban)為:脫脂→磷(lin)化→電(dian)(dian)(dian)泳→面漆。電(dian)(dian)(dian)泳廢(fei)水主(zhu)要產生于工件電(dian)(dian)(dian)泳和(he)面漆階段(duan)，廢(fei)水中含(han)有電(dian)(dian)(dian)泳漆(如(ru)水溶性環氧樹(shu)脂、乙醇(chun)胺、乙氰(qing)酸脂、酚醛樹(shu)脂等)、顏(yan)料(如(ru)碳(tan)黑、氧化鐵紅(hong)、鉛汞等)、填料(如(ru)鈦白粉、滑石粉等)、有機溶劑(如(ru)三乙醇(chun)胺、丁醇(chun)等)以及(ji)少(shao)量的(de)金(jin)屬離子，有機污染物含(han)量大且成分復雜。  

電(dian)(dian)(dian)泳(yong)廢水(shui)的(de)處理(li)工藝還是(shi)(shi)以(yi)生化處理(li)為主體，但是(shi)(shi)由于該類廢水(shui)中(zhong)含有(you)較多的(de)有(you)毒(du)物質，若無預處理(li)將會對生化部(bu)分(fen)造成較大的(de)沖擊(ji)。目前國內(nei)外對于電(dian)(dian)(dian)泳(yong)廢水(shui)的(de)預處理(li)主要有(you)混凝、氣浮、電(dian)(dian)(dian)絮凝和(he)反滲透(tou)等(deng)(deng)，而微電(dian)(dian)(dian)解技術則較少(shao)有(you)應(ying)用，其中(zhong)曾(ceng)振國等(deng)(deng)曾(ceng)嘗試將電(dian)(dian)(dian)泳(yong)廢水(shui)經空氣攪拌和(he)pH調節(jie)后進入微電(dian)(dian)(dian)解塔進行曝氣處理(li)，COD和(he)SS的(de)去除率分(fen)別達到33%和(he)15%。  

微(wei)(wei)電解(jie)(jie)(jie)技術可以實現大分子有(you)機污染物(wu)的(de)(de)斷(duan)鏈，提(ti)高廢(fei)(fei)水(shui)(shui)的(de)(de)可生(sheng)化(hua)(hua)性，普遍應用(yong)于印染廢(fei)(fei)水(shui)(shui)、制藥廢(fei)(fei)水(shui)(shui)和(he)化(hua)(hua)工廢(fei)(fei)水(shui)(shui)等的(de)(de)預(yu)處(chu)(chu)理(li)中。針對某汽(qi)車涂裝(zhuang)廢(fei)(fei)水(shui)(shui)使用(yong)常規工藝難以有(you)效處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)問(wen)題，實驗將涂裝(zhuang)工藝中的(de)(de)電泳廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(酸性)和(he)脫脂(zhi)廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(堿性)混合并(bing)采用(yong)鐵碳微(wei)(wei)電解(jie)(jie)(jie)預(yu)處(chu)(chu)理(li)，使得預(yu)處(chu)(chu)理(li)后的(de)(de)出水(shui)(shui)能達到(dao)生(sheng)化(hua)(hua)處(chu)(chu)理(li)要求，并(bing)研究鐵碳微(wei)(wei)電解(jie)(jie)(jie)對該(gai)類廢(fei)(fei)水(shui)(shui)的(de)(de)COD降(jiang)解(jie)(jie)(jie)動力學機理(li)，為該(gai)類廢(fei)(fei)水(shui)(shui)的(de)(de)物(wu)化(hua)(hua)和(he)后續生(sheng)化(hua)(hua)處(chu)(chu)理(li)設計(ji)提(ti)供依(yi)據。  

1材料與方法  

1．1實(shi)驗(yan)材料(liao)  

實驗水樣:取(qu)自某汽車公司涂(tu)裝(zhuang)車間，水質見表(biao)1。  

實驗鐵碳:粒徑為1cm×3cm，橢圓狀，有效成分(鐵碳+多(duo)金屬合金)＞99%;比(bi)重1．0t/m3;比(bi)表面積1．2m3/g;孔隙(xi)率(lv)65%;物理強(qiang)度≥1000kg/cm2(濰坊(fang)市(shi)龍安泰環保科技有限公(gong)司)。  

實驗裝置(zhi):小型曝氣裝置(zhi);1L反應器。  

1．2實驗方法  

pH調(diao)節(jie):取1L燒杯，于(yu)燒杯中交替(ti)加入酸性電泳廢(fei)(fei)水(shui)和堿性脫脂廢(fei)(fei)水(shui)，記(ji)錄2種廢(fei)(fei)水(shui)的體積比，采用臺式酸度計(pH-25，上海盛磁儀器有限公司)調(diao)節(jie)至所(suo)需的pH。  

微電解反(fan)應(ying):實驗于1L反(fan)應(ying)器中加(jia)入1kg的(de)(de)鐵碳填料，反(fan)應(ying)器底(di)部放置(zhi)一曝(pu)氣頭(tou)，將(jiang)廢水(shui)調(diao)至(zhi)所(suo)需要(yao)的(de)(de)pH然后進(jin)水(shui)至(zhi)淹(yan)沒鐵碳填料(約(yue)進(jin)水(shui)600mL)，打開(kai)曝(pu)氣設(she)備(bei)進(jin)行曝(pu)氣，水(shui)面表現(xian)為沸騰即(ji)可(ke)。  

在(zai)不(bu)同的(de)進水pH(2，3，4)和鐵(tie)碳(tan)微(wei)電解(jie)后不(bu)同的(de)時間(0，30，60，90，120，150，180，210和240min)進行取樣測定廢水中COD的(de)含量，并計算去(qu)除率。  

1．3分析方法  

COD采(cai)用(yong)重鉻酸(suan)鉀法(fa)，按以下(xia)式(shi)子計算COD的(de)濃度和(he)COD的(de)去(qu)除率(lv):  

式中(zhong):V0為為空(kong)白，蒸(zheng)餾水(shui)滴定所消(xiao)(xiao)耗(hao)的(de)(de)(de)硫酸(suan)亞(ya)(ya)鐵(tie)銨的(de)(de)(de)體(ti)積(ji)，mL;V為水(shui)樣(yang)滴定所消(xiao)(xiao)耗(hao)的(de)(de)(de)硫酸(suan)亞(ya)(ya)鐵(tie)銨的(de)(de)(de)體(ti)積(ji)，mL;c為硫酸(suan)亞(ya)(ya)鐵(tie)銨的(de)(de)(de)濃度，mol/L;C0為水(shui)樣(yang)初始(shi)的(de)(de)(de)COD濃度，mg/L;Ct為鐵(tie)碳(tan)反應一段時間后的(de)(de)(de)COD濃度，mg/L。  

1．4動力(li)學分析  

化(hua)學動力學反(fan)應級數(shu)方程為(wei):  

式中:C0為(wei)水(shui)樣初始的(de)COD濃(nong)度，mg/L;Ct為(wei)鐵碳(tan)(tan)反應一段時間后(hou)的(de)COD濃(nong)度，mg/L;t為(wei)鐵碳(tan)(tan)微(wei)電解的(de)反應時間，min;k為(wei)污染物去(qu)除速率常(chang)數。  

2結(jie)果與分析  

2．1鐵碳微電解法影響因素分析  

2．1．1鐵碳(tan)微(wei)電解(jie)法正交實(shi)驗  

一些(xie)關于鐵碳微電解(jie)的研究表明(ming)，影響其處理(li)效果的因(yin)素主要有進(jin)水pH、固液比(bi)、鐵碳比(bi)、溫度、反(fan)應(ying)時間及反(fan)應(ying)次(ci)數。  

實(shi)驗(yan)所采用的鐵碳(tan)填料是經(jing)特殊處(chu)理后(hou)的鐵粉(fen)和碳(tan)粉(fen)融合(he)材料，避(bi)免了鐵粉(fen)和碳(tan)粉(fen)分開使用所導致的板結、鈍化(hua)等問(wen)題，因此實(shi)驗(yan)排除鐵碳(tan)比和固液(ye)比的影響。考慮到(dao)實(shi)際工程應用，實(shi)驗(yan)選(xuan)擇常溫(wen)進行(20～25℃)，進水(shui)pH要(yao)求為4以下。  

實驗(yan)選取了進水pH、反應(ying)時間和反應(ying)次數為變量，設(she)計(ji)L9(33)的(de)正交實驗(yan)(見表2)，實驗(yan)結果(guo)見表3。  ;

根據(ju)極差分(fen)析可知，ＲC＞ＲB＞ＲA，影(ying)響(xiang)COD去除率的(de)(de)因素依次(ci)(ci)(ci)為(wei)C＞B＞A，即(ji)(ji)鐵(tie)碳(tan)反應(ying)(ying)次(ci)(ci)(ci)數影(ying)響(xiang)最(zui)大，其次(ci)(ci)(ci)是(shi)(shi)鐵(tie)碳(tan)反應(ying)(ying)時間(jian)，原水(shui)pH影(ying)響(xiang)因素最(zui)小，其中(zhong)(zhong)pH是(shi)(shi)指酸性(xing)2～4的(de)(de)范(fan)圍，這與眾多關于鐵(tie)碳(tan)微電(dian)解(jie)的(de)(de)研究是(shi)(shi)相符的(de)(de)。在(zai)9個實(shi)驗中(zhong)(zhong)，6號實(shi)驗的(de)(de)效果最(zui)好(hao)，最(zui)佳組(zu)合因素為(wei)A2B3C1，即(ji)(ji)進(jin)水(shui)pH為(wei)3，鐵(tie)碳(tan)反應(ying)(ying)時間(jian)150min，鐵(tie)碳(tan)第1次(ci)(ci)(ci)反應(ying)(ying)，在(zai)此條件下，COD的(de)(de)去除率可達60%。  

2．1．2單因(yin)素實驗  

依(yi)次(ci)作pH、反(fan)應(ying)(ying)(ying)時間(jian)(jian)和反(fan)應(ying)(ying)(ying)次(ci)數的單因素(su)實(shi)驗，結果如圖1所示。其中pH單因素(su)實(shi)驗控制條(tiao)件(jian)為(wei)(wei)初(chu)次(ci)反(fan)應(ying)(ying)(ying)90min，反(fan)應(ying)(ying)(ying)時間(jian)(jian)單因素(su)實(shi)驗控制條(tiao)件(jian)為(wei)(wei)初(chu)次(ci)反(fan)應(ying)(ying)(ying)進(jin)水pH為(wei)(wei)3，反(fan)應(ying)(ying)(ying)次(ci)數單因素(su)實(shi)驗控制條(tiao)件(jian)為(wei)(wei)進(jin)水pH為(wei)(wei)3，且反(fan)應(ying)(ying)(ying)時間(jian)(jian)為(wei)(wei)150min。  

 可(ke)以看(kan)出(chu)，COD的去(qu)除率(lv)隨進水pH的升(sheng)高而降(jiang)低，隨反(fan)應時間(jian)增加(jia)出(chu)現一個最佳點，隨反(fan)應次數增加(jia)而降(jiang)低。  

2．2鐵碳微電處理汽車(che)電泳(yong)涂裝廢水(shui)的效果分析  

電(dian)泳廢水(shui)pH為(wei)2～3，進水(shui)pH過低時(shi)會導致鐵碳(tan)消耗(hao)量增大，處理效(xiao)果高但(dan)不經濟(ji)，結合實際選擇進水(shui)pH為(wei)3，作鐵碳(tan)微電(dian)解(jie)處理效(xiao)果變(bian)化(hua)趨勢圖(tu)，見圖(tu)2。  

COD降解率(lv)隨(sui)鐵碳反(fan)(fan)應(ying)時間的(de)增加而(er)升高，隨(sui)反(fan)(fan)應(ying)次(ci)數(shu)的(de)增加而(er)降低。首次(ci)反(fan)(fan)應(ying)的(de)鐵碳往往處(chu)理(li)效率(lv)極高，但隨(sui)著(zhu)反(fan)(fan)應(ying)次(ci)數(shu)的(de)增加會逐(zhu)步降低，實驗過程(cheng)中(zhong)鐵碳填料(liao)在反(fan)(fan)應(ying)容器中(zhong)的(de)下(xia)降現(xian)象表明了這(zhe)與鐵碳填料(liao)中(zhong)鐵的(de)消(xiao)耗(hao)量有關。然而(er)經過多次(ci)反(fan)(fan)應(ying)后，鐵碳微電解反(fan)(fan)應(ying)仍能保持一定(ding)的(de)處(chu)理(li)效果并(bing)趨于穩(wen)定(ding)。  

鐵碳微(wei)電解(jie)處(chu)(chu)理汽車電泳廢水，鐵碳反應(ying)時(shi)間90～150min，COD去(qu)除率比(bi)較穩定，且隨反應(ying)時(shi)間增加略有(you)上(shang)升，COD去(qu)除率為(wei)40%左右(you)，鐵碳微(wei)電解(jie)預處(chu)(chu)理后出水COD濃度為(wei)1200mg/L左右(you)。  

鐵(tie)碳(tan)(tan)對(dui)該(gai)類(lei)廢水(shui)的(de)COD降(jiang)解存在(zai)一個最(zui)(zui)佳反(fan)應時間，在(zai)這之前降(jiang)解率(lv)與(yu)反(fan)應時間正相(xiang)關，之后表現為不明(ming)顯(xian)下降(jiang)。這與(yu)鐵(tie)碳(tan)(tan)填料中碳(tan)(tan)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)有關，在(zai)鐵(tie)碳(tan)(tan)反(fan)應的(de)初(chu)始階(jie)段(duan)，酸性條件會導(dao)致鐵(tie)的(de)大(da)量消耗，而碳(tan)(tan)會在(zai)此期(qi)間進行大(da)量的(de)污(wu)染物吸(xi)(xi)附(fu)(fu)，該(gai)階(jie)段(duan)主要以吸(xi)(xi)附(fu)(fu)為主，尚未(wei)形(xing)成(cheng)鐵(tie)碳(tan)(tan)原電(dian)池(chi)，處理效(xiao)果相(xiang)對(dui)較(jiao)低。隨著(zhu)反(fan)應時間的(de)增(zeng)加，碳(tan)(tan)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)量飽和后與(yu)鐵(tie)形(xing)成(cheng)原電(dian)池(chi)，處理效(xiao)率(lv)明(ming)顯(xian)，出現一個最(zui)(zui)佳的(de)反(fan)應時間點。  

鐵碳(tan)微電解(jie)一般會與芬頓(dun)和混(hun)凝(ning)處理(li)(li)聯合(he)使用(yong)，以進一步(bu)去(qu)除(chu)廢水中的(de)污染物(wu)質。研究發現在鐵碳(tan)微電解(jie)處理(li)(li)效果最佳(jia)點停止微電解(jie)反應，投加(jia)適量的(de)30%的(de)H2O2進行(xing)曝氣，然后調至堿性(xing)環境(pH為8～9)進行(xing)絮(xu)凝(ning)處理(li)(li)，COD去(qu)除(chu)率會進一步(bu)提高(gao)，見圖(tu)3。在微電解(jie)最佳(jia)反應點繼(ji)續進行(xing)芬頓(dun)和絮(xu)凝(ning)處理(li)(li)，將會使得COD去(qu)除(chu)率提高(gao)7%～10%。出水COD濃度可降低至1000mg/L左右(you)，滿足(zu)后續生(sheng)化進水要求，保證生(sheng)化處理(li)(li)效率。  

2．3鐵碳(tan)微電解(jie)對汽車涂(tu)裝廢水的COD降解(jie)動力學分析(xi)  

分別按式(3)中零(ling)級反(fan)(fan)應(ying)動(dong)力學方(fang)(fang)程(cheng)(cheng)、一級反(fan)(fan)應(ying)動(dong)力學方(fang)(fang)程(cheng)(cheng)、n級反(fan)(fan)應(ying)動(dong)力學方(fang)(fang)程(cheng)(cheng)左邊的式子計算出Ct，ln(C0/Ct)，1/Ct-1/C0，1/2(1/Ct2-1/C02)，1/3(1/Ct3-1/C03)，結果如表4所示。  

根據表4中的數據，分別按零級、一級、二(er)級、三級、四級反(fan)應動力學方程式，以對時間t作回歸分析(xi)，并(bing)計算線性相關系數，結果如表5所示。  

由各反應(ying)級數的(de)回歸分析可知，采用三(san)級反應(ying)動(dong)力(li)學方程來擬合鐵碳微(wei)(wei)電解(jie)化學反應(ying)過程動(dong)力(li)學線性相(xiang)關性最好，相(xiang)關系數最高，因此可以推斷鐵碳微(wei)(wei)電解(jie)降解(jie)COD的(de)反應(ying)可能(neng)遵從三(san)級化學反應(ying)動(dong)力(li)學。  

三級反應動力學方程式為，用origin軟件對鐵碳微電解降解COD的動力學反應進行模擬，采用三級動力學衰減方程y=進行擬合，見圖(tu)4。  

鐵碳微電解反應過程經三級衰減方程擬合后，所得到的COD濃度與時間的關系方程式為，擬合曲線的相關性Ｒ2=0．9726，能較(jiao)好(hao)體現鐵碳微電解(jie)降解(jie)汽(qi)車電泳涂(tu)裝廢水的表觀動力學過程。

3結論  

(1)在進水(shui)pH≤4的(de)時候，鐵(tie)碳微電解對汽車電泳涂裝(zhuang)廢水(shui)COD的(de)降解率影響(xiang)因素依次(ci)為(wei)鐵(tie)碳的(de)反應(ying)次(ci)數、鐵(tie)碳的(de)反應(ying)時間、進水(shui)pH。當(dang)進水(shui)pH為(wei)3，鐵(tie)碳首次(ci)反應(ying)150min，在此條(tiao)件下，COD的(de)去(qu)除(chu)率可高達60%。  

(2)對(dui)于汽(qi)車電泳廢(fei)水來說(shuo)，鐵碳(tan)反應(ying)時間(jian)(jian)在90～150min之間(jian)(jian)時，COD去除率穩定(ding)在40%左(zuo)右。同時，在鐵碳(tan)微電解(jie)之后，使用芬(fen)頓或絮凝方(fang)法能進一步提高COD去除率。  

(3)采用鐵碳微電解處理汽車電泳涂裝廢水，其COD的降解符合三級反應，反應方程為Ct

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