造紙業(yè)是與國民經(jīng)濟息息相關的產(chǎn)業(yè)，也是世界范圍內水污染控制的重要產(chǎn)業(yè).目前，造紙廢水對環(huán)境的危害僅限于消除常規(guī)廢水處理指標，如COD，BOD，懸浮固體和色度.但是，研究發(fā)現(xiàn)造紙廢水中含有微量的有毒污染物，尤其是持久性有毒有害有機污染物，例如多環(huán)芳烴（PAHs）和無氯*酚（PCP）.這些污染物對生態(tài)環(huán)境和人類造成危害.它不僅對水中各種營養(yǎng)能量水平的生物具有明顯的急性和亞急性毒性，而且對人體具有遺傳毒性和潛在的致癌性.
　　
　　目前，為實現(xiàn)造紙廢水的深度處理，國內外普遍采用砂濾，*過濾和多媒體過濾等預處理工藝，但這些工藝難以經(jīng)濟有效地實現(xiàn).去除廢水中的有機污染物.
　　
　　目前，電絮凝工藝已應用于不同工業(yè)廢水的深度處理，并顯示出良好的污染物去除能力，但對其造紙廢水深度處理的效果和機理進行了研究.仍然非常缺乏..著重研究了電絮凝技術對造紙廢水中難降解有機污染物和某些無機污染物的去除效果及機理，為造紙廢水的電設計和優(yōu)化提供參考.-絮凝處理過程.
　　
　　1實驗材料和方法
　　
　　1.1實驗水
　　
　　實驗中使用的造紙廢水取自再生紙二次沉淀池的出水在我國北部的工廠.廢水pH = 7.75，COD 210.2 mg / L，總有機碳52.8 mg / L，總硬度790 mg / L，無機碳211.2 mg / L，鉻11.1μg/ L，砷14.1μg/ L，錳192.5μg/
　　
　　1.2電絮凝裝置和反應
　　
　　電絮凝反應器是一種自行設計的有機玻璃容器，有效容積為1.5L.陽極和陰極由下列材料制成：鐵或鋁板，并且電極以單極方式連接.電極的有效面積為70平方厘米.
　　
　　在電絮凝過程中，每批處理量為1 L，電極間距為10 mm，并調節(jié)電流密度，有效電極面積體積比，pH等根據(jù)實驗要求.電流由恒定電流和恒定電壓電源（Dahua，MC-100 / 5）控制，輸出電壓范圍為0-50 V，輸出電流范圍為0-5A.重復了所有電絮凝實驗3時間來確定實驗結果的可重復性.
　　
　　1.3分析測試設備
　　
　　采用日立F-4600熒光色譜儀分析造紙廢水中的熒光光譜.用Elementar Liqui TOC II總有機碳分析儀測量TOC，用WTW pH / Oxi340i多參數(shù)分析儀測量pH，用聯(lián)華多功能檢測儀測量COD.
　　
　　通過電感耦合等離子體質譜儀（美國安捷倫7700）分析了水樣中溶解的金屬元素（如鉻）的含量.水中的硬度通過EDTA絡合滴定法測試.在測量之前，用0.45μm的孔膜過濾水樣品，以除去水樣品中的顆粒雜質.
　　
　　2實驗結果與討論
　　
　　2.1電凝條件對造紙廢水總有機碳去除率的影響
　　
　?。?）電極材料
　　
　　< p>在電極間距為10 mm，電流密度為40 mA / cO，有效電極面積/體積比為0.16 cm-1，反應時間為80分鐘的條件下，電極材料的效果對造紙廢水的總有機碳去除率進行了研究.1.
　　
　　電絮凝電極材料對造紙廢水中TOC的去除率有顯著影響.通常，隨著電絮凝時間的延長，TOC的去除首先迅速增加，然后緩慢增加.
　　
　　以鐵為陽極的TOC的去除率略高于以鋁為陽極的TOC的去除率.在開始的10分鐘內，兩個電極的TOC去除率迅速提高，達到33.1％（鐵電極）和25.5％（鋁電極），兩者之間的差距*大.之后，TOC去除率逐漸穩(wěn)定.*終的TOC去除率差距也大大減少.電絮凝處理80分鐘后，電極為鋁時，TOC去除率為45.1％，鐵為46.9％.
　　
　　根據(jù)電絮凝原理，鐵電極的電化學氧化反應將在廢水中產(chǎn)生多核多羥基鐵或亞鐵絡合物離子.這些離子可與有機污染物反應形成沉淀，從而降低水中有機污染物的濃度.從反應機理來看，當陽極為鋁時，電極的氧化過程更加復雜，Al3 +首先在陽極發(fā)生反應并形成，然后水解形成Al（OH）2 +，Al（OH）2+， Al（OH）3和各種多核水解產(chǎn)物.
　　
　　此外，電絮凝過程中水溶液的pH值也會影響鋁的水解產(chǎn)物，進而影響絮凝物沉淀和去除污染物.綜上所述，鐵鋁電極的反應產(chǎn)物，溶液的pH值，氧化程度等都會影響造紙廢水污染物的降解和去除.因此，在80分鐘的電凝過程中，鐵和鋁電極表現(xiàn)出不同的去除效果.
　　
　　（2）有效電極面積/體積比
　　
　　在電凝反應過程中，有效電極面積/體積比不僅會影響污染物的去除效果，還會影響電極消費率.
　　
　　從圖1可以看出，反應40分鐘后，鐵電極和鋁電極的去除速率趨于穩(wěn)定，而過長的反應時間并不能提高去除效果.因此，實驗選擇了40分鐘的處理結果進行分析.實驗條件：電極間距設置為10 mm，電流密度為40 mA / cm2，pH為原水值，每批處理量為1L.實驗選擇電極的有效面積比0.08?0.16 cm-1用于比較分析.反應40分鐘后的結果如圖2所示.
　　
　　從圖2可以看出，TOC去除率在不同的有效電極面積體積比條件下，電流變化顯著.在三個平行實驗中，TOC去除率隨面積體積比的增加而增加.當有效電極面積/體積比為0.08cm-1時，對應于鐵陽極的電絮凝的有機物的去除率為38.1％，鋁電極的去除率為34.5％.當有效電極面積體積比增加到0.16 cm-1時，鐵電極和鋁電極的去除率分別上升到42.1％和39.1％.
　　
　　從反應機理的角度來看，在鐵電極的電絮凝過程中，當陽極被氧化時，二價或三價鐵離子將連續(xù)釋放到溶液中，然后這些離子與反應生成Fe（H2O）63 +，F(xiàn)e（H2O）5（OH）2+或Fe2（H2O）8（OH）24+.價態(tài)不同的鐵絮狀物的形成對去除有機污染物具有重要影響.相比之下，鋁電極的鋁溶解量也隨著有效電極體積比的增加而增加，導致總有機碳去除率的增加.由于電絮凝反應過程中鋁電極的水解產(chǎn)物比較復雜，在實際實驗過程中，鋁電極電絮凝溶液的pH值隨著處理時間的增加而增加，從7.75提高到10.2.原始解決方案.
　　
　　從文獻中得知，電絮凝過程中污染物的去除更容易受到pH值的影響，因此會影響污染物的吸附和沉淀.例如，M.Kobya等.在印染廢水的電絮凝研究中發(fā)現(xiàn)，鋁電極的COD去除率和濁度低于鐵電極.原因與鋁板的電解產(chǎn)物和溶液的pH有關.
　　
　　（3）電流密度
　　
　　電流密度是電絮凝過程中的主要影響因素.電流密度不僅影響廢水中有機物的降解率，而且直接影響反應系統(tǒng)的整體運行能耗.實驗選擇4種不同的電流密度，即20、30、40、50 mA / cO，同時將電極間距控制為10 mm，有效電極面積與體積之比為0.16 cm-1，pH為原水值，每批處理量為1 L，電凝反應為40分鐘時，TOC去除率隨電流密度而變化，如圖3所示.
　　
　　從圖3可以看出，TOC去除率隨著電流密度的增加而增加.在電流密度為40mA / cm 2的條件下，鐵電極的TOC去除率達到41.7％，鋁電極的TOC去除率達到39.1％.但是，當電流密度從40 mA / cm2增加到50 mA / cO時，TOC去除率的增加受到限制，但是功耗會相應增加，因此本研究選擇40 mA / cm2作為*佳電流密度.
　　
　　（4）進水pH
　　
　　進水pH也是電絮凝的關鍵處理參數(shù)，它直接影響電絮凝過程中絮凝物的形成和有機物的去除.在該實驗中，將廢水的pH值調整為4、6、8、10，其他實驗參數(shù)是電流密度為40 mA / cm2，電極間距為10 mm，有效電極面積與體積比為0.16 cm-1，每批處理能力圖1顯示了1 L廢水在電凝反應中TOC去除率隨pH的變化.
　　
　　從圖4中可以看出，隨著pH的升高，TOC的去除率會降低.
　　
　　當初始pH從8.0升高到10.0時，TOC的去除率會隨著pH的升高而降低.鐵電極沒有明顯變化，而鋁電極的TOC去除率卻明顯下降.在酸性pH條件（pH = 4）下，兩個電極的TOC去除率均較高，鐵電極的TOC去除率為46.3％.原因是在電絮凝過程中，酸性條件可以促進鐵陽極的溶解，并促進單位時間內更多的金屬離子及其羥基絡合物的產(chǎn)生，從而提高有機物與絮凝劑的反應速度.和有機污染物的去除率.鋁電極的表面在高pH反應條件下易于鈍化，不利于水解，影響污染物的去除.
　　
　　每批次的處理能力為1 L廢水，并且實驗在*佳條件下進行，即鐵電極pH = 4，電流密度40 mA / cO，有效電極面積電凝30分鐘后TOC去除率達到38.7％，40分鐘后TOC去除率達到46.3％.
　　
　　2.2分析有機污染物的去除機理
　　
　　為揭示電絮凝過程中有機物的降解特性，本研究使用熒光分析儀分析了處理后的樣品中的成分，造紙廢水顯示出五個特征熒光峰.
　　
　　根據(jù)文獻結果，這些峰分別對應于小分子芳香族有機污染物，腐殖酸樣有機物，色氨酸樣有機污染物，腐殖酸樣和少量黃腐酸樣混合有機物.污染物和黃腐酸樣有機污染物.對電絮凝處理30分鐘后的水樣進行分析，發(fā)現(xiàn)五種有機組分的熒光強度發(fā)生了顯著變化，其中小分子芳香族有機污染物和色氨酸樣有機污染物的熒光強度分別增加了510％ 190％，而其他三種有機物的熒光強度卻有所下降.其中，腐殖酸樣有機物和腐殖酸樣黃腐酸混合有機物被完全去除，而黃腐酸像有機質一樣強度下降了47.1％.
　　
　　以上結果表明，廢水中總有機污染物的去除與黃腐酸類有機物和腐殖酸類有機物的去除密切相關.這些腐殖質污染物的去除可以包括氧化和通過吸附共沉淀.
　　
　　具體地，在電凝反應中，陽極板將被氧化以降解腐殖質樣有機物，并且此過程產(chǎn)生的不完全降解產(chǎn)物可能導致小分子芳香族有機物的濃度增加.
　　
　　同時，電極板在電場作用下產(chǎn)生的金屬絮凝物可以吸附和去除污染物，一些有機污染物從廢水中轉移到絮凝物中.
　　
　　此外，水在陽極和陰極表面電解產(chǎn)生的微小氧氣和氫氣氣泡也可能導致廢水中污染物的微氣浮或揮發(fā)性有機物的剝離作用，但由于缺乏這種數(shù)據(jù)，這些影響對造紙廢水中有機物去除的影響需要后續(xù)研究.
　　
　　2.3電絮凝去除廢水的硬度
　　
　　造紙廢水的硬度主要由鈣和鎂離子組成.硬度是廢水質量的再評價指標.硬度過高會降低電絮凝系統(tǒng)中*環(huán)污染物的去除效率并增加運行成本.這項研究調查了在*佳條件下通過電凝去除造紙廢水中總硬度的結果，如圖5所示.
　　
　　從圖5中可以看出，電絮凝對總硬度具有良好的去除效果.在30分鐘的處理過程中，硬度去除率首先迅速增加，在10分鐘時達到64％，然后緩慢增加，趨于穩(wěn)定，*后達到78％.趙善等.在含油廢水的處理中還發(fā)現(xiàn)電絮凝對硬度有很高的去除效果，在處理的前10分鐘內硬度去除率迅速增加，然后緩慢增加，在30分鐘時達到85％去除率..
　　
　　原則上，在電絮凝過程中，水中的鈣或鎂離子在外部電場的作用下遷移到陰極，因此陰極中的碳酸鈣或碳酸鎂濃度較高溶液達到過飽和.形成沉淀，從而達到去除硬度的目的.
　　
　　2.4電絮凝去除造紙廢水中的重金屬
　　
　　本研究研究了在*佳條件下通過電絮凝去除造紙廢水中的重金屬.結果如圖6所示.
　　
　　如圖6所示，電凝對鉻，砷和錳的去除率不同.在廢水中.隨著電絮凝時間的增加，鉻的去除率在開始的5分鐘內迅速增加，然后緩慢增加至約36％.砷的去除規(guī)律與鉻相似.在開始的5分鐘內，砷的去除率迅速上升至75％，然后下降速度放慢，并在10分鐘后穩(wěn)定下來，達到約80％.但是，錳的去除率呈現(xiàn)出不同的變化規(guī)律，隨著電絮凝時間的增加，錳的去除率不斷提高.當電絮凝反應進行3分鐘時，錳的去除率僅為14.5％，在20分鐘內達到61.2％.在30分鐘內上升到93.7％.
　　
　　相關研究發(fā)現(xiàn)，通過電絮凝去除鉻不僅與電流密度等因素有關，而且與溶液的pH值有關.在這項研究中，在某些處理條件下，隨著處理時間的延長，溶液的pH值隨著質子的減少而增加，*終增加到10.8.
　　
　　但是，堿性溶液條件不利于電絮凝去除鉻.當pH大于9.6時，電極以Fe（OH）4-的形式釋放Fe（III），用于鉻離子.鉻的吸附能力差，因此延長處理時間不能促進鉻的去除.
　　
　　類似地，砷的去除效果也隨著pH值的增加而變化.韋婉等.發(fā)現(xiàn)當pH高于8.5時，水合氧化鐵表面的質子化度減弱，顯示負電荷，并且結合相同的帶負電荷的砷酸鹽的能力減弱，因此去除率將顯示下降趨勢.徐龍謙等.在電絮凝去除Mn2 +的研究中發(fā)現(xiàn)，電絮凝反應中生成的OH-和O2將與Mn2 +形成Mn（OH）2，然后被部分氧化成為MnO2.在實驗過程中，盤子將持續(xù)溶解高價.金屬鐵離子通過其水解形成的絮凝物可以有效地吸附和去除MnO2，因此電絮凝時間的增加有利于錳的去除.
　　
　　3結論
　　
　　（1）電極材料對造紙廢水中的有機物電絮凝去除有一定的作用，鐵電極對總有機碳的去除率為略高于鋁電極，并且去除率受pH變化的影響較小；在本研究確定的*佳處理條件下，以鐵電極為陽極，電絮凝處理30分鐘后，造紙廢水中TOC的去除率可達到38.7％.
　　
　　（2）電流密度也對TOC去除率有很大影響.增加電流密度可以提高TOC去除率；有效面積體積比也與TOC去除率成正相關，面積體積比高.獲得更高的TOC去除率；原水的pH值對去除TOC也有重要影響.酸性條件有利于有機物的去除，而高堿性不利于有機物的去除.
　　
　?。?）根據(jù)熒光光譜分析結果，本研究中使用的造紙廢水包含五種熒光有機成分，分別是小分子芳香有機污染物，腐殖酸樣有機物和色氨酸.像有機物，腐殖酸樣和少量黃腐酸樣的混合有機物以及黃腐酸樣有機物一樣，電凝過程中腐殖酸樣和黃腐酸樣成分的去除與電凝過程有關.去除TOC.
　　
　　（4）電絮凝對造紙廢水的硬度和重金屬具有良好的去除效果.處理30分鐘后，鉻，砷和錳的去除率分別達到36％，80％和93.7％.總硬度去除率達到78％.