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毕业论文课题相关文献综述
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{title}毕业论文课题相关文献综述
{title}文 献 综 述
一、前言
1、染料废水
随着印染工业的发展，其产生废水已成为当前最严重的水体污染源之一[1]，它具有碱性大、有机污染物含量高、难降解、污染物组分差异大[2]等特点。水中所含的染料如苯胺、硝基苯、偶氮染料[3]等难降解的物质，在处理时要先将这些物质分离去除，再进行生化处理[4]，传统的处理方法很难使其达标[5]。目前其处理方法主要有物理法、化学法和生物法，但每种方法都有其弊端。其中几种方法的技术处理对比[6]如下表所示：
方法 | 处理技术 | 适用范围 | 存在问题 |
物理法 | 吸附法 | 水溶性染料、阳离子染料 | 吸附剂再生性能差，吸附量小 |
膜技术 | 分散染料 | 膜污染严重，费用高 | |
化学法 | 光催化氧化法 | 催化剂价格昂贵，有回用问题，光能利用率低，反应器复杂 | |
O3氧化 | 直接染料、酸性染料、碱性染料、活性染料 | 成本高，COD去除率不理想 | |
生物法 | 好氧法 | 处理时间长，效果不稳定，抗冲击能力差 |
近年来，随着难生物降解的聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纤维素(CMC）、表面活性剂[7]
和新型助剂在印染工艺中的大量使用，使其难降解、有毒有害成分的含量越来越多，导致印染废水的处理难度大增，因此，采取物化法对印染废水进行预处理以提高其可生化性是十分必要的。
2、微电解
微电解又被称为内电解、零价铁法[8]，是近年来被广泛应用于印染、重金属废水等污水处理中的一种新兴电化学方法，它具有使用范围广、工艺简单、处理效果好等优点，尤其对于高COD 以及色度较高的废水的处理较其他工艺具有更加明显的优势[9]。
微电解是基于金属腐蚀溶解的电化学原理，依靠在导电性的溶液中形成微电池的电极反应来处理废水的[10]。微电解的机理主要在以下几个方面[11-13]：
①电化学反应
②氧化还原反应
③物理及电化学吸附
④强化混凝作用
微电解技术具有成本低，无需添加氧化剂，无二次污染，占地面积少，操作简单灵活等优点[14]，从某种程度上改变了传统废水处理系统的投资大，运行费用高的缺点，故在工程上有一定的运用。
二、研究现状
（1）微电解的影响因素
①pH值[15]
②铁炭比
③停留时间
④曝气量
（2）实验研究
王慧等人[16]采用微电解法对金橙G模拟印染废水进行预处理，探究影响微电解处理的各种因素。实验探讨了溶液浓度、初始pH值、Fe/C及反应时间对废水COD及色度去除率的影响，确定最佳工艺条件。结果表明：最佳初始pH值为2，最佳铁碳比1:1，反应时间为60 min时，COD去除率最高可达41.01% ，色度的去除率可达89%。
王玉军等人[17]采用铁炭微电解工艺对靛蓝牛仔布印染废水进行预处理，通过正交实验考察pH、反应时间及Fe/C处理效果的影响规律及COD去除反应动力学，并对各因素作了单因素试验，确定最佳工艺条件。
（3）微电解的改进实验
①用铝代替铁
传统的铁炭微电解法处理废水通常是在酸性条件下进行，不能直接用于碱性废水的处理，而且溶出的铁量大，中和时产生的沉淀物多[18]。铝为两性物质，在强酸性和强碱性条件下A1/C原电池电位差大，电极反应更容易进行，在电极上发生的氧化还原、电沉积、吸附等作用进行得更充分[19]。
胡勇有等人[20]采用铝炭微电解处理刚果红废水，通过批式和正交试验考察了主要因素对刚果红脱色及COD去除效果的影响，采用离子色谱、紫外扫描分析脱色产物，得出最佳条件：铝粉投加量2.4 g/L、铝炭质量比1:2、pH=12、反应时间90 min，刚果红脱色率及COD去除率分别为90.4%和78.6%。
蒋雨希等人[21]用铝代替铁，对以蒽醌染料为主要内含物的印染废水进行了处理，研究了混凝剂、停留时间、铝炭比(质量比)和pH对废水COD、悬浮物及色度的去除效果，得出了最佳工艺条件：铝炭比0.5，进水pH为5，停留时间2~4.5h，且加入适量混凝剂，COD去除率可达80％以上．色度去除率在90％以上。
许吉现等人[22]针对实际印染废水，采用催化铝内电解法，在曝气与否条件下进行对比试验，测定了处理前后废水的COD 、色度、pH 等指标。结果表明，曝气催化铝内电解工艺优于不曝气的工艺，对废水中COD 、色度的去除有显著提高，且两种工艺处理后的印染废水的B/C值均达到0.3左右，有利于后续生化处理。
②用铜代替炭
张岚等人[23]是以金属铜代替铁炭法中的炭与铁构成原电池，在铸铁上负载铜的铁/铜催化微电解体系中加入草酸后，质量浓度为100mg/L活性艳蓝KN-R溶液迅速脱色，COD明显降低，改善了微电解体系对废水处理时间长、化学需氧量去除效果低等缺点。
③微电解与其他工艺的组合
a、与Fenton联用
Fenton 法的核心[24]是Fe2 和H2O2 ，Fenton 反应中产生的OH自由基和新生态[O] 具有很强的活性，能将多种有机物氧化为无机物。微电解与Fenton 相组合时，微电解出水中Fe2 作为Fenton 的铁源，微电解对有机污染物的初级降解也有利于后续Fenton 反应的进行。
丁绍兰等人[25]采用微电解和Fenton联合工艺处理实际印染废水，研究pH、反应时间、Fe/C体积比、H2O2、浓度对实际印染废水脱色率及COD去除率的影响规律，并优化了联合技术的最佳工艺条件，结果为：进水pH=4，Fe/C体积比为1:1，H2O2的投加量20 ml/L，反应时间30 min，COD的去除率可以达到97%以上，色度的去除率达到99%以上。
薛永杰等人[26]以东莞某有限公司的印染废水为研究对象，采用微电 Fenton的组合工艺对印染废水进行预处理，通过试验确定了工艺的最佳技术参数和操作条件。结果表明：在最佳的反应条件处理后，COD总去除率可达到72.7%，色度的脱除率在97%以上。同时，B/C值可由0.22提升至0.41，有效的提高废水的可生化性。
谢超等人[27]采用微电解 Fenton法处理DDNP废水，考虑微电解系统的活性炭的投加量、Fe/C、pH、反应时间等因素在不同条件下原水的COD去除情况及色度变化。实验结果表明，最佳条件为：pH=4，Fe/C=3/2，反应时间=60min，COD的去除率最高可达58.8%，Fenton系统H2O2的投加量为4mg/L，微电解 Fenton系统的COD的去除率为87.53%。
b、与超声波联用
利用超声波降解水中的化学污染物，尤其是难降解的有机污染物，是近年发展起来的一项新型水处理技术[28]。超声-微电解[29]借助超声波的空化效应[30]、自由基作用和机械作用强化微电解反应。空化效应产生的微射流和冲击波促使电极表面不断更新，同时使反应液与铁屑、活性炭充分混合接触，有效地促进了原电池反应的快速进行，实现对水中有机污染物的协同降解，提高对废水有机污染物的降解效率。
杨慧等人[31]试验采用超声/微电解联合体系处理含磷废水，以含磷废水为目标污染物，主要考察了温度、废水的浓度、反应时间、废水的初始pH、铁炭比等对废水中总磷去除效果的影响，得出反应条件的最优组合，结果表明，最佳的工艺条件为初始pH=4.00，反应时间60min，铁炭体积比2:l，铁水体积比1/10，且在最佳条件下，总磷的去除率为77.3％，超声波技术联用后，总磷的去除率可高达92％以上。
袁河清[32]以偶氮染料酸性红B为对象，考察超声与铁炭微电解降解体系的协同效应。结果表明，降解过程二者间存在显著协同作用；铁炭体积比为2:1，超声功率小于200 W时，降解率达到最大。
c、其他改进工艺
卢永等人[33]采用双金属微电解预处理焦化废水。结果表明，Fe-Ni、Fe-Cu、Fe-Zn、Fe-Sn、Fe-C等体系在酸碱条件下均可提高废水可生化性，Fe-Cu效果最佳，出水B/C高达0.54。Fe-Cu微电解与H2O2、活性炭、改性沸石、微波技术联用均可提高处理效果，与改性沸石联用时效果最佳，其最佳工艺条件为：Fe/改性沸石质量比5:0.5，Fe/Cu质量比5:1.25，pH值4.0，HRT=60min，最高COD和酚类去除率分别为43.99％和47.96％。
管堂珍等人[34]研究了微波强化微电解组合工艺处理硝基苯废水。研究结果表明，在Fe/C比为3，进水pH=3，微波功率640w，微波辐射时间4 min和曝气量为2.5 L/min的最佳条件下，废水COD、色度和浊度去除率分别达到94.7％ 、95.6％ 和90.3％ 。同时，与单一微波辐射和单一微电解相比，该方法处理效果明显优于这二种方法。
三、试剂选用
本实验采用甲基橙（methyl orange，MO）和亚甲基蓝（methylene blue，MB）模拟废水来进行探究，草酸为辅助剂来考察其辅助微电解的能力。
1、MB性质
MB在空气中较稳定，其水溶液呈碱性。MB广泛应用于化学指示剂、染料、生物染色剂和药物等方面，它的化学式为C16H18ClN3S，分子量是319.86。MB是染料的典型代表：整个分子对称分布，中部分为两个苯环与一个N、S杂环共轭的大π体系、两边的苯环各接一个二甲胺基，正电荷平均分布于整个共轭体系中，性质稳定。
2、草酸性质
草酸呈现无色单斜片状或棱柱体结晶或白色粉末，官能团是羧基，可与碱反应，可以发生酯化、酰卤化、酰胺化反应，也可发生还原反应，受热发生脱羧反应。草酸能与许多金属形成溶于水的络合物。
草酸的酸性比醋酸强10000 倍，是有机酸中的强酸。其一级电离常数，二级电离常数 ，具有酸的通性。同时，草酸根具有很强的还原性，与氧化剂作用易被氧化成二氧化碳和水。
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