题目：染料废水降解新工艺及机理研究

本课题采用微电解法（静止、循环）、直接电解法、催化电解法及微生物法对水溶性难分解染料废水的降解进行了详细研究，并将多种方法结合，研制了一套复合染料废水处理新工艺。同时对新型催化电解中的阳极材料和新型纳米吸附材料的研制进行了初步探讨。研究表明使用微电解法处理染料废水的效果与染料本身性质、铁屑种类、用量、铁屑表面是否活化、染料废水的pH值、浓度、温度以及内电解时间等多种因素相互关联。发现铁屑用量是影响降解效果的主要因素。活性炭的加入有助于提高钢屑处理效果，对铸铁屑则影响不大。同时证明了酸性条件有利于含盐染料废水的脱色和化学需氧量（COD，Chemical Oxygen Demand）的去除。且COD的去除及溶液的吸光度会随着电解时间的延长效果愈加明显；但电解时间一旦超过60分钟，影响废液色度的去除。 研究表明用直接电解法处理直接黑染料溶液，废液的COD和色度去除率较差。在加入少量硝酸钠后，降解效果有所改善。在加入少量氯化钠后，能取得较好的降解效果。采用SPE（solid polymer electrolyte）催化电解法在电流密度为0.24 A/cm2、电压为3.9 V时，处理染料苯并红紫4B（Benzopurpurine 4B）废液2小时后，其总氧碳TOC(Total orange carbon)的去除率和SO42-生成率分别为42%和78%； 处理Alizarine Red S 2小时后，其TOC去除率和SO42-生成率分别为27%和39%，处理Orange G 2小时后，其TOC去除率和SO42-生成率均为13%，3.5小时后TOC去除率和SO42-生成率分别为53%和67%。证明了SPE催化电解法是处理难降解染料废水的较好方法之一。通过均匀沉积法制得了NiO/玻璃微球复合粒子。XRD、SEM、EDS表征结果表明玻璃微球的表面均匀沉积了晶粒尺寸为14nm左右、厚度约为900nm的纳米NiO；这种新型纳米吸附材料的制备成功，为染料废水的降解提供了新的解决思路。成功研制出贵金属氧化物IrO2/Ta2O5涂层电极材料。采用该电极材料电解了含有NaCl的模拟染料废水，电解液的COD和色度去除率分别达到90%和100%。研究发现电解液的pH值在6～8、电导率在12～13 ms/cm之间时，金属阳极不发生溶解，氧化物涂层无脱落，解决了难降解废水电解过程中阳极会不断溶解的难题。同时发现在析氧前，金属表面不断形成氧化物，析氧后氧化物开始分解。阳极转化膜电极在析氧前Ir的价态随电极电位升高而升高。菌种的生长期应该与染料废水的脱色率是相对应的。在条件pH=7，温度35 ℃下，使用假单孢菌和芽孢杆菌处理了三种染料废水，其脱色率和COD去除率都很低。实际运用中，需要先对废水进行预处理，去除掉部分的色度和COD后，再使用催化电解和微生物法进行处理。这种利用微电解-电解－微生物法的组合工艺，将大大提高高浓度染料废水的降解能力，为染料废水的绿色降解供有利条件。