孙正
昆明滇池水务股份有限公司 云南 昆明 650000
摘 要：电化学法和臭氧协同处理是以电化学反应为基础，使得臭氧在发生反应的过程中形成大量羟基自由基，实现臭氧利用率全面提高的目标，成本投入明显降低。在此次研究中，将印染废水作为主要处理对象，通过电催化臭氧协同处理技术的应用，对多种处理方式去除印染废水中COD的效果进行对比，最终确定最合理的处理手段。
关键词：电催化；臭氧；水处理技术；研究
近年来，在国民经济发展速度不断加快的背景下，人们日常生活与生产对水资源的需求量显著增加，使得水污染问题也逐渐凸显出来。为确保废水排放满足基本排放要求，需要在水处理过程中科学合理地采用相关技术。其中，电催化臭氧水处理技术在长期实践应用中表现出明显优势，可用于水处理工作中。由此可见，深入研究并分析电催化臭氧水处理技术具有一定的现实意义。
一、臭氧氧化技术概述
在污水处理中，因臭氧的氧化性能较强，所以被广泛应用于其中。对于电化学催化臭氧系统而言，在对臭氧发生器进行使用的过程中，可以使氧气向臭氧转化，随后经由电化学废水处理反应器，使臭氧与氧气混合气体发生电化学反应，进而实现氧气还原成过氧化氢的目标[1]。此时所产生的羟基自由基具有极强的氧化能力，使得有机废水当中所含有的污染物被成功降解，实现完全矿化的处理目的。而且，电催化抽样技术的经济性明显且高效，属于环境友好型水处理技术。
上世纪七十年代，臭氧氧化技术在水体污染的控制与处理中得到了广泛应用。在实际处理期间，主要利用臭氧实现直接氧化，或者是通过羟基实现间接氧化。特别是酸性溶液，通过对直接氧化手段的运用，在氧化还原反应的作用下，即可成功氧化降解有机污染物。如果是碱性溶液，则需要经子分解反应形成羟基，充分利用其氧化能力，使得有机污染物被矿化，并形成水与二氧化碳。
但需要注意的是，臭氧氧化水处理技术也存在诸多不足之处，集中体现在以下三个方面：
其一，在不同溶液环境中，臭氧氧化的效果存在差异。对于酸性溶液，即便臭氧氧化能力较强，能够降解含多重键物质。然而，相对单键物质而言，实际的反应速率并不高。为此，一旦处于此种环境，臭氧就只能够降解其中一部分的污染物质。
其二，臭氧的氧化反应会提高废水的毒性，而且无法保证有机物在降解过程中完全矿化。另外，处理期间的产物，其毒性远远超过母体毒性[2]。
其三，臭氧的氧化过程或消耗大量能源，利用臭氧氧化技术对水进行处理的时候，臭氧出气当中较高含量的氧气无法被充分利用，经济性与环保性优势并不明显。
二、实验研究
（一）实验装置准备
量筒、臭氧发生器、烧杯、直流电源、二维电催化装置等。其中，二维电催化装置的阴极应是钛板、阳极是DSA电极，而极板的面积在142.5平方厘米。
（二）实验方法
在此研究中，实验方法包括三种，废水样品的处理量都是700毫升，且每小时开展取样测试工作。
第一种方法：在二维电催化装置内放置废水，采用电催化处理，将电流调节到1.2安，而电流的密度则是；
第二种方法：在二维电催化装置（不开启状态）内放置废水，采用臭氧氧化处理的方法。将臭氧通入到废水内，其浓度控制在每升47毫克；
第三种方法：电催化与臭氧氧化联合处理，将臭氧设备与电催化装置同时开启，具体参数同前两种方法。
（三）实验分析方法
在测定pH值的时候，选择使用pH计进行测试。测定CODcr时，应选择使用重铬酸钾，对废水当中所含CODcr量进行测定。
（四）水质的测试
此废水样品主要取自某工厂的印染废水，经检测，其COD数值是每升2215毫克，而pH数值是13.01，水质以黄色呈现出来。
三、实验结果分析和讨论
在此实验研究中，主要采用了三种不同的水处理技术，在结果分析中发现，电催化与臭氧氧化协同处理的效果最佳，以下将展开重点探究。
（一）电催化处理结果
对印染废水进行电催化处理后，根据处理结果可以发现，在电解时间不断延长的情况下，COD数值会随之下降。然而，COD去除率并不明显，在实验第四个小时的时候，此种处理方式的COD去除率是12.82%，而相对应的COD数值是每升1931毫克。也就是说，采用电催化方法对印染废水当中的COD进行处理，效果并不明显。对具体原因进行分析，认为此印染废水属于酸碱性，采用电催化的方法无法形成具有较强氧化性能的产物[3]。
（二）臭氧氧化处理结果
对此印染废水采用臭氧氧化技术进行处理，根据处理结果可以发现，在氧化时间不断增加的情况下，COD数值会随之下降。在实验第一小时，COD去除率是29.43%。在实验第四小时，COD去除率是40.98%，而相对应的COD数值是每升1308毫克。也就是说，采用臭氧氧化方法对印染废水当中的COD进行处理，取出效果相对可观。对具体原因进行分析，认为在碱性环境中，臭氧的分解速度相对较快，而且羟基自由基可充分发挥其氧化的作用，进而有效增加COD的去除几率。
（三）电催化与臭氧氧化协同处理结果
在对此印染废水进行处理中，采用二维电催化与臭氧协同处理的方法，发现在处理期间，pH数值会呈现下降趋势，但下降的幅度并不大。但是，在反应时间不断延长的情况下，COD数值随之下降。在实验一小时的时候，COD数值的下降幅度是最大的，能够从每升2215毫克降低至每升1240毫克，而实际的COD去除率是44.02%。在反应时间延长到四小时的时候，COD数据值已经下降到每升847毫克，而相对应的去除率是61.76%。也就是说，将电催化与臭氧氧化技术联合应用的情况下对印染废水进行处理，去除COD的效果良好[4]。对具体原因进行分析，在采用电催化电解处理的过程中，极板间会形成细小的气泡，使得臭氧体积接触面积明显增加，进而在液相亦或是气液界面进入大量的臭氧并发生反应，一定程度上实现了臭氧的充分利用，实际利用率明显提高。
四、实验结论
第一，研究中对印染废水进行处理采用的三种不同处理技术，即电催化处理、臭氧氧化处理、电催化与臭氧氧化协同处理，取出废水中COD效果最佳的方法是第三种。特别是在反应时间延长到四小时的情况下，印染废水当中的COD去除率达到了61.76&。
第二，将电催化与臭氧氧化处理技术协同应用，可在水处理中作为预处理的方法。要想确保印染废水排放时满足排放标准，仍需对印染废水COD降解的方法进行深入探索，采用更为先进的处理技术。
结束语：
综上所述，在以上研究中，以印染废水为主要研究对象，通过不同的处理方法，对比处理结果发现，将电催化与臭氧氧化技术协同应用在印染废水处理过程中，去除废水中COD的效果最佳。为此，在后期对废水进行处理方面，可推广应用电催化臭氧水处理技术。但需要注意的是，在实际应用此技术的过程中，还应当探索更为先进的水处理技术，此技术仅能够作为预处理手段。要想更好地提高废水处理效果，有必要加大后期研究力度。
参考文献：
[1]蒲柳,唐俊,陈武, 等.电催化+臭氧协同技术处理印染废水的研究[J].中国石油和化工标准与质量,2017,37(9):100-101.
[2]王仕文,张连波,谢陈鑫.臭氧耦合电催化氧化污水深度处理技术的工业应用[J].广东化工,2018,45(9):154-156.
[3]马富军,李新洋,宗博洋, 等.电-多相臭氧催化技术处理金刚烷胺制药废水[J].中国环境科学,2018,38(10):3713-3719.
[4]曹学锋,孟玮,孙磊, 等.臭氧—电催化联合氧化处理高浓度有机废水[J].有色金属（选矿部分）,2016(3):32-35,43.