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六硝基茋(HNS)是一种具有较高能量和良好爆炸性能的低感度耐热单质猛炸药。HNS生产废水具有成分复杂、COD高、毒性大、色度高和排放量大等特点,是较难处理的废水之一。电化学法具有易于控制、易建立密闭循环和无二次污染等优点,被称为清洁处理法或环境友好技术,在废水处理领域越来越受到人们的重视。三维电极法是一种新型的电化学法,它是在传统二维电解电极间装填粒状或其他碎屑状工作的电极材料,使其表面带电,成为新的电极,从而大幅增加工作电极的比表面积,减小反应物迁移的距离,提高电解效率。该法具有电流效率高、处理效率高和无二次污染等优点,常被应用于去除废水中的有机污染物。
本工作以不同初始COD的HNS生产废水为处理对象,通过单因素实验和正交实验优化了三维电极法处理HNS生产废水的工艺条件,考察了最佳工艺条件下的废水处理效果。
1 实验部分
1.1 材料、试剂和仪器
废水为山西某火炸药厂的HNS生产废水,COD=312 000 mg/L,色度为37 500倍,pH=5。
浓硫酸(98%(w))、无水硫酸钠、氢氧化钠:分析纯;颗粒状活性炭:工业级;玻璃珠;蒸馏水。
CS型电化学工作站:武汉科思特仪器有限公司; JB-3型定时恒温磁力搅拌器:上海雷磁新泾仪器有限公司; PG4002-SDR型电子天平: Mettler Toledo仪器有限公司; DF-1型恒温电加热器:上海楚波实验室设备有限公司。
1.2 实验方法
采用500 mL烧杯作为电解槽,阴极为Ti板,阳极为Ti/IrO2-Ta2O5电极,每块电极尺寸均为40mm×30 mm×3 mm,阳极和阴极与电化学工作站相连,电极间距可调,在电解槽内设置磁力搅拌器。将活性炭用浓硫酸和氢氧化钠溶液清洗后,在蒸馏水中浸泡24 h后烘干。称取一定量的活性炭置于废水中浸泡直至其达到吸附平衡,排出废水。
将400 mL经稀释的一定初始COD的废水加入电解槽中,调节电解槽中硫酸钠的质量浓度,加入一定量的m(玻璃珠)∶m(活性炭)(活性炭的质量为5.0 g),调整极板间距,在电极上施压,进行电解反应,测定电解反应后出水COD,计算COD去除率。
1.3 分析方法
采用重铬酸钾法测定COD。
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