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我国是染料生产和应用大国,因此产生了大量的含染料废水。在众多染料中,偶氮染料应用最广,蒽醌染料次之。含染料废水成分复杂,是公认的难治理的高浓度有机废水。电化学技术作为一种环境友好技术,在含染料废水处理领域,已成为一类具有竞争力的废水处理方法。 目前,电化学脱色方法的研究主要集中在电催化氧化脱色以及电还原脱色等方向,其中新电解脱色技术和电极材料是研究热点。在各种电极材料中,活性炭纤维(ACF)电极具有很好的导电性能和优异的催化性能,很高的比表面积和吸附容量,是一种很好的三维电极。 本论文提出了ACF阳极电氧化和阴极电还原成对电解脱色新方法,考察的模型物分别为蒽醌染料活性艳蓝KN-R和偶氮染料苋菜红。采用无隔膜电解槽,同时以ACF为阳极和阴极对染料进行成对电解脱色。考察了不同电流密度下染料的脱色机理、脱色动力学和色度、COD、TOC的去除,确定了染料在ACF电极上发生成对电解的电流密度,计算了脱色电耗。对染料的脱色过程进行了动力学模拟,使用幂函数的方法初步得到了染料在ACF上的成对电解脱色动力学方程。另外,通过测试染料的循环伏安曲线,考察了它们在ACF电极上的电化学特性。 研究结果表明同时以ACF为阳极和阴极,可以实现染料阳极电氧化和阴极电还原成对电解脱色。 对于活性艳蓝KN-R来说:(1)循环伏安测试表明,活性艳蓝KN-R在ACF电极上的电化学行为可以近似认为完全不可逆;(2)不同电流密度下,活性艳蓝KN-R的脱色机制主要是吸附、电氧化、电还原和成对电解;(3)0~0.1mA·cm-2时,脱色源于染料在ACF上的吸附,极化对吸附行为影响不大;(4)0.2~0.6mA·cm-2时,脱色主要以阳极电氧化和阴极吸附为主;(5)0.7~1.0mA·cm-2时,发生阳极电氧化和阴极电还原成对电解脱色;(6)动力学拟合表明活性艳蓝KN-R在ACF上的成对电解脱色过程遵循一级动力学,动力学方程可以表示为:r1=-dc/dt=K1i0.8[C0]-0.8C1,K1为活性艳蓝KN-R脱色反应表观速率常数,其值受温度影响;i为电流密度,C0为染料起始浓度,C1为反应进程中染料的浓度。 对于苋菜红来说:(1)循环伏安测试表明,苋菜红在ACF电极上电化学行为也可以近似认为完全不可逆;(2)不同电流密度下,苋菜红的脱色机制主要是吸附、电还原、电氧化和成对电解;(3)0~0.2mA·cm-2时,脱色是由于染料在ACF上的吸附,极化对吸附行为影响不大;(4)0.3~0.4mA·cm-2时,脱色主要以阴极电还原和阳极