Page 204 - 《精细化工》2023年第5期
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·1124·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 40 卷

                 电絮凝是最有前景的化学絮凝替代技术，该技                          密度对铝形态分布的影响，确定反应最佳水解 pH
            术可原位产生絮凝剂，具有 pH 适应范围广、污染                           范围（即 Al 13 含量最高），并进一步探讨各因素下的
            物去除率高及澄清效果好等优点，因此，备受纺织                             电极溶解腐蚀行为，分析电极钝化情况。
            印染废水行业研究人员的关注。HENDAOUI 等                     [1]
            通过电絮凝处理靛蓝染色废水，重点讨论溶液初始                             1   实验部分
            pH、入口流速和施加电压对污染物去除的影响。结
                                                               1.1   材料、试剂及仪器
            果发现，增加电压和降低入口流量均能提高污染物
                                                                   纯铝电极、石墨电极（40 mm×40 mm× 1 mm），
            的去除率，色度、化学需氧量（COD）去除率最大                            上海楚兮实业有限公司。
                                            [2]
            可达 89.2%和 76.1%。ZAZOU 等 探究了电絮凝-
                                                                   邻菲罗啉（C 12 H 8 N 2 •H 2 O）和 7-碘-8-羟基喹啉-
            电化学高级氧化组合工艺对活性染料废水的处理效                             5-磺酸（Ferron 试剂）购于上海麦克林生化科技股
                                                       2
            果，在溶液初始 pH 为 3、电流密度为 5 mA/cm 的
                                                               份有限公司；无水醋酸钠（CH 3 COONa）、盐酸羟胺
            条件下电解 120 min，对总有机碳（TOC）、浊度和
                                                               （NH 2 OH•HCl）、浓盐酸（HCl，质量分数 37%）、
            颜色 去除 率分 别达 到 97% 、 100% 和 100% 。                  氢氧化钠（NaOH）、浓硫酸（ H 2 SO 4 ）、保险粉
                          [3]
            TAVANGAR 等 对比铝、铁和钛 3 种不同金属电极
                                                               （Na 2 S 2 O 4 ）、氯化钠（NaCl）、硫酸钠（Na 2 SO 4 ）、
            对纺织废水的电絮凝处理结果发现，铝电极的电絮
                                                               亚硫酸钠（Na 2 SO 3 ）均购于天津市大茂化学试剂厂。
            凝处理效果优于铁和钛电极，COD 去除率和脱色率
                                                               实验用水为去离子水，所用试剂均为分析纯。
            分别为 64%和 94%；但使用钛电极絮凝物沉降速度
                                                                   RXN-1503 型直流稳压电源（深圳市兆信电子
            较快。铝电极价格低廉、处理效果优异，是电絮凝
                                                               仪器设备有限公司）；ZNCL-T250 型磁力搅拌器
            中最常用的阳极材料之一，但目前研究大多集中于
                                                               （巩义市科瑞仪器有限公司）；JH756 型紫外-可见
            污染物去除率的提升和操作参数的优化等方面，有
                                                               分光光度计（上海菁华科技有限公司）；TIPSCOPE
            关电絮凝过程中铝形态分布的研究较少。
                                                               型 显 微镜头 （武汉肯维捷斯科技有限公司）；
                 靛蓝染色废水中除了不溶性靛蓝染料外，还存
                                                               CHI660E 型电化学工作站（上海辰华仪器有限公
            在大量可溶性无机盐，如保险粉、烧碱、氯化钠、
                                                               司）；JS94K 型微电泳仪（上海中晨数字技术设备有
            硫酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠等。絮体主要对靛
                                                               限公司）；Fluke15B 型数字万用表（上海西光仪器
            蓝染料进行吸附，但水中的无机盐离子对吸附性能
                                                               仪表有限公司）。
            存在一定影响，因此，在无靛蓝染料的模拟环境下
                                                               1.2   实验方法
            进行电絮凝反应，分析无机盐环境下铝阳极的溶解
                                                               1.2.1   模拟水系的制备
            与电化学行为是处理实际靛蓝染色废水的基础。
                                            3+
                 电絮凝过程中，电解产生的 Al 会迅速发生水                            为配制无靛蓝染料的模拟水系，根据实际靛蓝
                                                               染色配方中 Na 2 S 2 O 4 与 NaOH 的质量比（3∶2），取
            解聚合，生成不同聚合度的羟基铝络合离子，与废
                                                               500 mL 质量浓度为 6.0 g/L 的 Na 2 S 2 O 4 和 500 mL 质
            水中悬浮颗粒或溶解污染物相互作用，形成絮体再
                                                 3+
            经沉淀去除      [4-5]  。铝水解物包括铝单体〔Al 、Al(OH) 2     +    量浓度为 4.0 g/L 的 NaOH 用去离子水共同配制成
                      2+
                                             4+
            和 Al(OH) 〕、铝二聚体〔Al 2 (OH) 2 〕、铝多聚体                 2 L 水溶液进行电絮凝实验。上述配制的模拟水样
                           6+
                                            8+
            〔 Al 3(OH) 3(H 2O) 9 、 Al 4(OH) 4(H 2O) 12 〕、 聚十三 铝  即配即用，各项指标为：pH 为 11.86，电导率为
                                 7+
            〔AlO 4 Al 12 (OH) 24(H 2O) 12 ，简称 Al 13 〕及氢氧化铝     5.56 mS/cm，COD 值为 326.9 mg/L，氧化还原电位
            〔Al(OH) 3 〕和更高铝的羟基配合聚合物             [6-9] 。其中，     为–29 mV，Zeta 电位为–84.56 mV。
            Al 13 具有很强的电中和能力和优异的絮凝作用，为                         1.2.2   电絮凝过程
            经典的 Keggin 结构，其结构中心为 Al—O 四面体，                         向电解池中加入 250 mL 模拟水系，以铝为阳
                                            +
            外围是 12 个八面体配位的 Al(OH) 2 ，在 pH 中性范                  极，石墨为阴极，将电极片垂直插入水中并保证电
            围内，结构形态较稳定，不易继续水解，显示出一                             极片之间平行，电极间距固定为 3 cm，接通直流稳
            定的稳态     [10-14] 。而铝聚合物呈多样性，因此在水解                  压电源。在 15 V 恒电压条件下，180 r/min 恒速搅拌
            聚合过程中形态分布比较复杂              [15-16] 。               进行电絮凝反应 30 min，反应后立即于液面下 3 cm
                 为提升靛蓝染色废水电絮凝效率，需明确电絮                          取水样测定铝形态分布及总铝含量。为探究溶液初
            凝过程中铝阳极水解金属盐形态分布，并了解其溶                             始 pH 的影响，采用 H 2 SO 4 和 NaOH 调节 pH，对
            解腐蚀及电化学行为。本文在靛蓝废水无机盐环境                             pH=3、4、5、6、7、8、9、10、11、12 依次进行实
            下进行电絮凝反应，采用 Al-Ferron 逐时络合比色法                      验。为探究共存阴离子种类的影响，在 pH 为 7 的
            分析电絮凝过程中初始 pH、共存阴离子种类、电流                           条件下分别加入质量浓度为 1 g/L 的 NaCl、Na 2 SO 4
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