新疆理化所与墨西哥瓜纳华托大学研究团队合作在电絮凝工艺处理制革废水方面的研究获得进展
制革工艺通常分为准备、鞣制和整饰等三个阶段。在鞣制阶段进行复鞣、染色、漂白和加脂等加工工序，引入了不同的化学品，包括单宁酸和树脂、油脂和油类以及染料等。由于输入材料、工艺、化学品和用水量的变化，化学负荷和残留物的变化很大。鞣制后的废水中通常存在染料，由于其与废水中的离子结合的能力，有可能加剧水的毒性。因此，在制革厂内的每个工艺阶段都需要采用单独的处理方法，如鞣制后的废水，除了生物处理，还可以应用创新工艺来处理制革厂废水，例如阳极氧化法（anodic oxidation，ao）、电芬顿法（electro-fenton，ef）、光催化法、吸附法等。这些过程成本是高昂的，而且需要很长的处理时间。因此，大多数制革工厂并不是对不同的工艺阶段采取不同的废水处理方法，而是对废水进行混合处理，这就需要开发成本低廉，处理速度更快的工艺来替代它们。电絮凝（ec）工艺是一种环境友好型高效电化学水处理技术，已被用于各类废水的处理；一些使用碳钢电极的成功案例，通过施加电位差在阳极原位产生凝聚剂（主要为铁的氢氧化物），通过凝聚、絮凝和沉降高效去除污染物。因此使用碳-钢-铁电极材料，在ec系统连续流废水处理中研究各参数的影响对其应用于实际废水处理具有巨大的参考意义。
基于此中国科学院新疆理化技术研究分离材料与技术研究团队与墨西哥瓜纳华托大学的juan m. peralta-hernández教授研究团队合作，通过利用碳钢电极材料的连续流动式电凝法（ec）来处理制革后的废水。为了探明各参数对ec处理效能的影响，科研人员通过基于中心复合设计的响应曲面法（rsm-ccd）进行于变量优化和方差分析。实验结果表明，每溶解1毫克铁去除染料的能力（qe），4.3 mg dye /l/ c和总溶解固体（tds）的去除率（43.5%），也证明了碳钢电极作为ec工艺的电极处理制革废水的可行性。科研人员确认了最佳工艺条件并用于处理真实的鞣制制革废水，在较低的运行成本及耗能的情况下，化学需氧量和总溶解固体的去除率分别为23％和76％。另外，反应动力学模型研究发现，伪一阶动力学模型与实验结果相吻合，且具有更高的k值(1.14 /min)，显示了ec过程高效的化学反应。与此同时，研究人员通过扫描电子显微镜对污泥进行分析，发现污泥中存在铁纳米颗粒，说明反应过程持续进行产生了足够铁，加速铁氧化物絮凝体的生成而更快消除污染物。所有的输入和输出参数都具有统计学意义，其中tds和qe等指标对于有效去除污染物和判断处理水中tds的增加具有一定价值。该项研究结果表明，ec是一种适合鞣制后废水的处理工艺，进一步探究其反应器的设计和污泥再利用，可为ec反应器处理实际鞣制后废水的应用提供新的思路与依据。
相关研究成果发表在《process safety and environmental protection》杂志上(process saf. environ prot., 2022, 165, 872-886)，中国科学院新疆理化技术研究所为主要参与单位，分离材料与技术研究团队的阿卜杜克热木·喀迪尔助理研究员为第二作者及通讯作者。该研究工作得到新疆维吾尔自治区上海合作组织科技合作计划项目和国际科技合作计划项目以及墨西哥瓜纳华托大学科研项目的资金支持。
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