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靛蓝作为靛族染料的代表,由于它具有不寻常的深蓝色,一直倍受关注。每年合成靛蓝的产量大约在22000吨,占世界染料总产量的3%。我国的靛蓝生产占世界总产量的60%以上,是靛蓝生产大国。靛蓝染料废水采用传统的方法难以达到理想的处理效果。因而,靛蓝废水治理一直是困扰水处理界的一大难题。 新电解脱色技术和电极材料是电化学脱色方法的研究热点。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。 本论文同时以活性炭纤维(ACF)为工作电极(阳极或阴极)和对电极,采用有/无隔膜电解槽,分别在恒电位和恒电流条件下研究了酸性靛蓝在ACF阴阳两极上的成对电解脱色。考察了不同电极电位和不同电流密度下染料的脱色机理、脱色动力学和色度、CODcr、TOC的去除,确定了染料在ACF电极上的起始氧化电位、起始还原电位和发生成对电解的电流密度,计算了脱色电耗和脱除当量。 研究结果表明同时以ACF为阳极和阴极,可以实现酸性靛蓝阳极电氧化和阴极电还原成对电解脱色。 对于有隔膜恒电位过程:(1)不同电极电位下,酸性靛蓝的脱色机制主要是吸附、电氧化、电还原;其在ACF电极上的起始还原电位和起始氧化电位分别是-0.3V和0.4V;(2)电氧化和-0.3V~-1.7V范围的电还原过程遵循准一级反应动力学方程;(3)电还原和电氧化脱色率最大值分别为98.1%和86.6%。 对于有隔膜恒电流过程:(1)不同电流密度下,酸性靛蓝的脱色机制主要是吸附、电氧化、电还原;(2)电氧化和小于-15mA/cm2范围的电还原过程遵循准一级反应动力学方程;(3)电还原和电氧化脱色率最大值分别为87.8%和95.45%。 对于无隔膜恒电流过程:(1)当电流密度为0~0.02mA/cm2时,酸性靛蓝仅在ACF上吸附脱色;0.025~0.35mA/cm2时,酸性靛蓝仅在ACF阳极电氧化脱色,脱色率最高达39.23%;(2)当电流密度为0.55~40mA.cm2时,电解槽中发生阳极电氧化和阴极电还原同时进行的成对电解脱色,且成对电解的发生可以提高电解槽的工作处理能力。