目前，常用物理、化學(xué)和生物法等常規方法處理印染廢水。物化法中隔油技術(shù)法、氣浮法、吸附法等工藝實(shí)用性強，但處理效率較低，通常適用于廢水的前期預處理階段；膜分離法處理技術(shù)去除效率高且出水水質(zhì)穩定可靠，但處理水量小、易堵塞并且技術(shù)成本高；臭氧氧化法操作簡(jiǎn)便，原料易獲取，反應后排放出多余的氧氣不會(huì )對環(huán)境產(chǎn)生二次污染，但存在空氣源制備臭氧的效率低、臭氧發(fā)生器運行成本高的弊端；光催化氧化技術(shù)具有高效、安全、原料易得、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，但也有催化劑易失活、光源利用率低等制約因素；生物法在運行過(guò)程中利用微生物氧化分解污染物，在常溫常壓下進(jìn)行，技術(shù)成本較低，不產(chǎn)生二次污染，但微生物的配置馴化及新陳代謝容易受環(huán)境條件的影響，在沖擊負荷下易造成生化系統波動(dòng)。
炭鐵微電解廣泛應用于印染廢水處理，對分散染料除色有出色的表現，但總體對COD及可生化性提高的貢獻能力一般。筆者通過(guò)對鐵炭材料的架構形式進(jìn)行研究并研發(fā)出新型復合炭鐵材料，新架構下鐵和炭在廢水中形成的微動(dòng)力在通氣情況下會(huì )發(fā)生一系列電化學(xué)反應，通過(guò)使廢水中有機大分子污染物的鍵斷裂等，達到廢水初步降解的預處理目的。因其具有處理成本較低、處理設備較簡(jiǎn)單、處理效能高等優(yōu)勢，可提高廢水的可生化性，減輕后續工藝負荷。
1、實(shí)驗內容
1.1 實(shí)驗儀器與藥品
實(shí)驗廢水取自某印刷廠(chǎng)內印刷車(chē)間的生產(chǎn)廢水。廢水pH值為5～6，水呈微紅棕色，COD初始濃度為120mg/L。
1.2 實(shí)驗方法
新型復合炭鐵活化過(guò)程：稱(chēng)取一定質(zhì)量的復合炭鐵添加5%鹽酸（復合炭鐵獨立研發(fā)，為多孔、大比表面積固態(tài)新材料），浸泡活化一段時(shí)間，用蒸餾水沖洗3min，晾干后待用。
實(shí)驗步驟：取1000mL印染廢水于燒杯中，投加一定量的已活化的復合炭鐵，調節廢水pH值，放入曝氣泵，進(jìn)行攪拌曝氣反應，反應后過(guò)濾取濾液測定各種條件下的水質(zhì)COD值。
2、結果與討論
2.1 活化時(shí)間的影響
采用5%鹽酸活化新材料的復合炭鐵填料在不同活化時(shí)間下對印染廢水的去除效果見(jiàn)圖1。隨著(zhù)活化時(shí)間的增加，印染廢水中COD的去除率呈現先上升后降低的趨勢，活化時(shí)間為60min時(shí)，處理效果最好，廢水中COD的去除率為32.58%。反應時(shí)間小于60min時(shí)，活化時(shí)間不夠長(cháng)，復合炭鐵內外表面殘留較多的雜質(zhì)，導致反應接觸面偏少，反應不充分�；罨瘯r(shí)間超過(guò)60min后，復合炭鐵內外表面的雜質(zhì)基本被去除，鐵原子暴露在鹽酸溶液中，會(huì )繼續與鹽酸反應生成H2與FeCl3，降低了反應中陽(yáng)極鐵的含量，造成反應效率降低。因此，復合炭鐵的最佳活化時(shí)間為60min。
2.2 復合炭鐵投加量的影響
由圖2可知，不同的復合炭鐵投加量對印染廢水的去除效果有明顯差別。投加量低于45g/L時(shí)，COD的去除效果隨著(zhù)投加量的增加而增大；投加量等于45g/L時(shí)，COD的去除率可達38.07%；投加量大于45g/L時(shí)，廢水中COD的去除率反而呈減小的趨勢。采用復合炭鐵降解印染廢水主要是利用復合炭鐵內外表面產(chǎn)生的一系列電解反應，當復合炭鐵用量較低時(shí)，水中的活性物質(zhì)偏少，印染廢水中的有機分子和材料表面接觸受到限制，COD去除效率較低；當復合新材料投加量大于45g/L時(shí)，反應產(chǎn)生Fe2+的速率過(guò)快，使溶液中大量的Fe2+和水中游離的氫氧根離子反應生成氫氧化亞鐵附著(zhù)在復合炭鐵表面，降低了廢水中有機物和復合炭鐵的作用面積。因此，通過(guò)上述實(shí)驗取得的最佳復合炭鐵新材料投加量為45g/L。
2.3 pH值的影響
由圖3可以看出，當印染廢水初始pH值為3時(shí)，反應的去除效果最佳，COD去除率達39.73%。印染廢水pH值過(guò)高或過(guò)低都不利于復合炭鐵反應。當溶液初始pH值低于3時(shí)，抑制了Fe3+向鐵鹽絮體的轉化，降低了鐵氧化物吸附廢水中有機污染物的能力，導致廢水中COD去除效果變差；當溶液pH值為3時(shí)，能夠保證反應所需的較高電位差，加速電極反應，并且能夠促進(jìn)Fe2+、Fe3+向鐵鹽絮體轉化，加強絮凝作用，在強化電解和絮凝沉淀的共同作用下印染廢水的去除效果達到最佳；當溶液pH值大于3小于4時(shí)，溶液中沒(méi)有足夠多的H+，反應所需的電位差偏低，抑制了原電池陰極的反應，導致印染廢水COD去除率降低；溶液pH值大于4時(shí)，繼續升高pH值，溶液中的Fe容易侵蝕生成氫氧化鐵沉淀，不利于原電池陽(yáng)極反應的進(jìn)行，降低了復合炭鐵的反應效果。
2.4 曝氣量的影響
由圖4可知，增加反應器中的溶氧量有利于復合炭鐵去除印染廢水中的COD。當曝氣量為3L/min時(shí)，COD去除率可達40.32%；繼續增大曝氣量，印染廢水中COD的去除率反而逐漸降低到27.14%。適量的曝氣可為反應體系提供充足的O2，促進(jìn)原電池陽(yáng)極反應的進(jìn)行，同時(shí)曝氣能使溶液更加均質(zhì)化，增加有機污染物和復合炭鐵的接觸機會(huì )，使得反應過(guò)程產(chǎn)生的活性氫能快速降解印染廢水中的有機污染物，但當曝氣量過(guò)大時(shí)，復合炭鐵表面存在大量氣泡，反而會(huì )抑制廢水中有機污染物與復合炭鐵的接觸面積，阻礙了反應的進(jìn)行，降低COD去除率。
2.5 反應時(shí)間的影響
反應時(shí)間的長(cháng)短關(guān)系著(zhù)反應能否進(jìn)行完全、水體中的污染物能否被降解徹底等問(wèn)題。由圖5可知，隨著(zhù)反應時(shí)間的增加，印染廢水中COD的去除率呈先上升后下降的趨勢。反應時(shí)間在0~90min時(shí)，隨著(zhù)反應時(shí)間的延長(cháng)，COD的去除率不斷升高；當反應時(shí)間達到90min時(shí)，COD去除率可達45.69%；反應時(shí)間在90～180min時(shí)，COD去除率呈現緩慢下降的趨勢。反應時(shí)間小于90min時(shí)，廢水中含有足夠多的鐵，能快速反應溶解產(chǎn)生氫自由基、Fe2+和Fe3+，快速接觸廢水中的污染物，促進(jìn)氧化還原和絮凝沉淀反應的進(jìn)行。反應時(shí)間超過(guò)90min后，復合炭鐵中的鐵電極長(cháng)時(shí)間置于有氧環(huán)境中，表面會(huì )逐漸發(fā)生氧化鈍化反應，使得陽(yáng)極反應受到抑制，產(chǎn)生的電附集作用逐漸減弱。同時(shí)，復合炭鐵中剩余的Fe也會(huì )與H+發(fā)生置換反應，抑制陽(yáng)極反應的進(jìn)行。鐵的氧化物絮凝作用是物理吸附過(guò)程，反應90min后部分有機污染物會(huì )從鐵氧化物中脫附出來(lái)，導致COD去除率出現緩慢下降的趨勢。通過(guò)反復實(shí)驗驗證，最佳反應時(shí)間為90min。
3、結語(yǔ)
復合炭鐵催化劑材料利用其高比表面積，對印染廢水可起到較好的預處理作用。由實(shí)驗數據可知，新材料在濃度為5%的鹽酸中活化60min后，在炭鐵填料投加量為45g/L、曝氣量為3L/min、廢水初始pH值為3的條件下反應90min時(shí)，印染廢水中COD的去除率可達45.69%。（來(lái)源：廈門(mén)福添環(huán)�？萍加邢薰荆�
