连续电凝聚-紫外光降解法处理制革废水外文翻译资料

连续电凝聚-紫外光降解法处理制革废水

摘要：制革废水含有大量污染物，如果直接排放到生态系统中，会产生环境危害。本次调查的重点是突尼斯制革废水的治理。分析显示废水的化学需氧量高达7376 mg/L。通过电凝法或紫外光解法，或最后依次进行电凝法和光解法来降低化学需氧量。测定了电压和反应时间对化学需氧量降低的影响以及植物毒性。通过紫外光谱分析处理后的废水，用极性不同的溶剂提取有机成分。制革废水的序贯电化学和紫外光处理已被证明能有效降低化学需氧量。这些处理组合提供了94.1 %的化学需氧量的减少，而单一的电子商务和紫外线处理分别提供了85.7%和55.9%。最终的化学需氧量值为428.7mg/L，大大低于公共污水网络接纳废水的1000 mg/L限度。大麦种子的发芽试验表明，修复后的水毒性降低。确定了电解工艺的能耗为33.33kw·h/m³，紫外线处理后的能耗为314.28 kw·h/m³。这两种技术现在都可以使用，并可以进行扩展。

关键词：制革废水；电化学处理；紫外线光解；COD降低；有机污染物

一、文献综述

1 前言

制革废水以下几个方面污染严重：i )悬浮固体，ii)有机物（导致高化学需氧量和生化需氧量值），iii)无机化合物，如氯化物、硫化物、含氮化合物（氨、亚硝酸盐和硝酸盐）^[1–3]和重金属络合物，特别是铬(用作鞣剂)^[4]。制革过程产生的污泥对环境造成严重危害，因为它们被不同的试剂、颜料、染料、保留剂和重金属污染，如砷、镉、铜、钴、铬、铁、镍和锌^[5]。通常在发展中国家，这些废水未经处理直接排入河流、湖泊和海洋生态系统^[6_，^7]。

一些制革污染物的生物降解性低，且相对较多，是一个全球性的环境问题^[8]。萨顿等^[9]和雷兹加马等^[10]以及相关的研究人员表示，高浓度的含氮化合物引起富营养化，随之改变水生生物量，限制生物多样性，并在生命特定阶段产生急性慢性影响。这也伴随着盐度、渗透势、总悬浮固体和化学需氧量的增加。高浓度的化学需氧量会导致水介质中毒，这是由于生物难降解有机物的持久性^[11]。因此，在制革工业废水排放到环境中前对其进行净化是必不可少的。水修复处理包括：污染物吸附^[12_，^13]，化学混凝^[74][14_，^15]、臭氧化^{[75][16–18]}，电氧化^[19_，^20]，超声波处理^[75][21]，芬顿氧化^[22–24]，光降解^[21_，²⁴_，^25]，膜过滤^[77][74][76]和生物处理^[78][26_，^27]。

方案1 电化学过程中的氧化还原反应

其中一些工艺往往成本高昂，操作困难，而且需要使用大量额外的化学试剂，因此可持续性较差。生物修复通常不能直接应用于这类污染的废水，其会耗竭处理过程中的微生物。以往的研究表明，生物降解^[28]、化学混凝^[29]和膜过滤^[30]能将制革废水中的污染物转化为危害较小的形态，但在废水排放方面仍不能满足环境法规的要求。因此，开发高效、低成本的制革废水处理技术是必不可少的。

如今，废水的电凝法处理（EC）引起了广泛的兴趣^[31_，^32]。电解过程包括在施加电势的情况下，通过铝电极的电化学溶解原位产生Al³ 离子。在阳极可以发生水和铝的氧化，但是由于这种金属的正电性，后者的氧化作用超过了水的氧化作用(方案1a)。在另一个电极即阴极上，水还原成气态氢(方案1b)。气态氢的释放对污染物的漂浮和凝结起到了额外的有利作用。整个反应在方案1c中呈现。

EC生成的铝阳离子，除了不溶性盐（例如磷酸盐和硫酸盐）的凝聚外，还提供有机和无机胶体沉淀，从而减少总悬浮固体，包括含有重金属的悬浮固体。电解过程甚至可以去除最小的胶体颗粒。在电解处理过程中形成的污泥易于凝固，便于随后从处理过的水中去除。EC可避免在水修复中过度使用凝结剂，防止因添加这些化学品所造成的二次污染。

Jotin等人^[33]在对于初始酸碱度为8、化学需氧量值为16464 mg/L的垃圾渗滤液的处理中，发现最佳条件是电流张力12 V和电解时间100 min，结果是化学需氧量减少62.7 %。Ameziane等^[34]采用EC处理医院废水，化学需氧量、悬浮固体和粪便大肠菌群的减少率分别为79.2 %、93.7 %和97.3 %。法尔哈迪等^[35]采用铁电极研究了制药废水中化学需氧量的降低，在电能消耗为65.06 kw· h/kg化学需氧量的情况下，化学需氧量降低了34.2 %。

电化学处理与其他处理的结合，即：在二氧化钛^[38]或过氧化氢^[39]存在下的高级氧化过程^[36]、UVC/UVB光解^[37]在水修复领域的研究人员中引起了越来越大的兴趣。目前，紫外光解广泛应用于废水处理，尤其是消毒处理。因此，适合将这一过程扩展到其他形式的水修复的技术仍然是可用的。在此过程中，高能辐射强烈影响废水的有机成分，导致化学键断裂、重排以及氧化还原反应(方案2)。紫外辐射可以通过三种主要方式直接光解诱导无机分子，特别是有机分子的降解:分子的同解和异解裂解或通过光电离^[40]。

电子商务和紫外线处理都易于操作，需要简单的设备，减少维护需求。Alvarez等人最近的研究。^[41]证明了电化学和紫外线(EC-UV)处理的应用能够实现高达99 %的高流出物脱色，以及在电化学处理过程中产生的少量卤代物的分解。

在目前的研究中，采用序贯电化学-紫外处理废水作为制革废水修复的替代方法。通过测定化学需氧量的去除率，初步探讨了不同电压对电解过程的影响。作为可持续和综合废水管理的一部分，提出了一种可行的制革废水处理替代方法——电化学紫外法。按照地中海国家的水循环和再利用标准，调查了经处理的制革废水的适宜性。

方案2 化合物的紫外光分解机理

■表1

制革废水不同修复方法的比较。

■表2

本文研究的废水理化特性与文献报道的废水理化特性以及突尼斯、意大利和美国的允许限值进行了比较作为参考。

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