Int. J. Electrochem. Sci., 8 (2013)

Int. J. Electrochem. Sci., 8 (2013) 11403 - 11415

International Journal of ELECTROCHEMICAL SCIENCE www.electrochemsci.org



Textile Industries Wastewater Treatment by Electrochemical
Oxidation Technique Using Metal Plate


Norazzizi Nordin1, Siti Fathrita Mohd Amir1, Riyanto3, Mohamed Rozali Othman1,2,*

1School of Chemical Sciences and Food Technology, Faculty of Science and Technology, Universiti Kebangsaan Malaysia, 43600 UKM Bangi, Selangor Darul Ehsan, Malaysia.
2Centre for Water Research & Analysis (ALIR), Faculty of Science and Technology, Universiti Kebangsaan Malaysia, 43600 UKM Bangi, Malaysia.
3Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta Indonesia
*E-mail: [e-mail], [e-mail]



Received: 24 April 2013 / Accepted: 17 June 2013 / Published: 20 August 2013



In this study, the optimization of electrochemical oxidation technique for textile wastewater treatment and analysis of the degradation product was experimentally investigated. After some preliminary studies using C.I. Reactive Blue 109, platinum plate electrode (10 mm x 10 mm) and stainless steel (10 mm x 10 mm) were chosen as the best anode and cathode, respectively. The effects of operational parameters such as supporting electrolyte (sodium chloride) concentration, current density, initial pH and electrolysis time on pH changes and percentage of color, chemical oxidation demand (COD), biochemical oxidation demand (BOD), total organic carbon (TOC) and surfactant removal were determined. The optimum range for each of these operating variables was experimentally determined. The results obtained show that the percentage of color, COD, BOD, TOC and surfactant removal in the aqueous phase was removed effectively. Under the optimum operating conditions, sodium chloride
concentration of 0.1 M, current density of 20.0 mA/cm2, initial pH of 4 and electrolysis time of 75 minutes, the percentage of color and COD removals efficiency reached 96%, while for BOD, TOC and surfactant removals the percentage is slightly lower. UV-visible spectra and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis also shows the cleavage of chromophore group and degradation of textile wastewater during before and after electrolysis.



Keywords: Electro-oxidation; parameter; COD removal; UV-visible; FTIR




1. INTRODUCTION


Textile industry causes considerable higher impacts to water pollution by discharging their effluents into various receiving bodies includes ponds, rivers and other public sewer. Major pollutants


load from the textile industries are from the several of their wet-processing operations like scouring, bleaching, mercerizing and dyeing [1]. Among these various processes, dyeing process normally uses large amount of water for dyeing, fixing and washing processes [2]. Thus, textile wastewater possess a high COD concentration, large amount of suspended solids, broadly fluctuating pH, strong color, high temperature and low biodegradability caused by varying contaminates within water environment [3].
Nowadays, there is increasing interest in development of innovative for treatments of textile wastewater that contain toxic and non-biodegradable organic pollutants which are traditional method cannot completely oxidize. Based on the previously research, biological treatment of textile wastewater showed low degradation efficiency because of the presence of biologically inert high molecular weight dyestuff [4, 5]. Physical adsorption is effective for removal of non-biodegradable pollutants, but it is quite expensive and difficult for regenerating the adsorbents [6]. Due to the large complexity of the composition in textile wastewater, most of these traditional methods are becoming inadequate.
In recent years, there has been increasing interest in the use of electrochemical technique for the treatment of textile wastewater. In electrooxidation, the main reagent that is used here is electron (clean reagent) where it remove the organics matter in textile wastewater without generating any secondary pollutants and also there is no need for adding extra reagent [7]. The unique features in electrochemical oxidation process such as simplicity and robustness in structure and operation, it is possible that this process can be developed as a cost-effective technology for textile wastewater treatment [8].
In the electrochemical oxidation process, the organic and toxic pollutants present in wastewater such as dye usually destroyed by either the direct or indirect oxidation process [9, 10]. In a direct anodic oxidation process, the pollutants are first absorbed on the anode surface and then destroyed by the anodic electron transfer reaction. In an indirect oxidation process, strong oxidants such as hypochlorite/chlorine, ozone or hydrogen peroxide can be regenerated by the electrochemical reactions during electrolysis. The pollutants are then destroyed in the bulk solution by oxidation reaction

Kết quả (Việt) 1:

Int. J. Electrochem. Sci., 8 (2013) 11403-11415International Journal of điện hóa khoa học www.electrochemsci.orgDệt may công nghiệp thải bằng điệnKỹ thuật oxy hóa bằng cách sử dụng tấm kim loạiNorazzizi Nordin1, Siti Fathrita Mohd Amir1, Riyanto3, Mohamed Rozali Othman1, 2, *1School hóa học khoa học và công nghệ thực phẩm, khoa khoa học và công nghệ, Universiti Kebangsaan Malaysia, 43600 UKM Bangi, Selangor Darul Ehsan, Malaysia.2Centre cho các nước nghiên cứu & phân tích (ALIR), giảng viên khoa học và công nghệ, Universiti Kebangsaan Malaysia, 43600 UKM Bangi, Malaysia.3Universitas Hồi giáo Indonesia, Yogyakarta Indonesia* E-mail: [e-mail], [e-mail]Đã nhận: 24 tháng tư 2013 / chấp nhận: 17 tháng sáu 2013 / phát hành: 20 tháng tám 2013Trong nghiên cứu này, tối ưu hóa quá trình oxy hóa điện hóa kỹ thuật cho điều trị nước thải dệt may và phân tích các sản phẩm của suy thoái thực nghiệm điều tra. Sau khi một số nghiên cứu sơ bộ cách sử dụng nhân phản ứng màu xanh 109, điện cực platin tấm (10 mm x 10 mm) và thép không gỉ (10 mm x 10 mm) được lựa chọn như anode và cathode, tốt nhất Tác dụng của các thông số hoạt động như hỗ trợ các nồng độ chất điện phân (clorua natri), hiện nay mật độ, thời gian pH và điện phân ban đầu vào thay đổi độ pH và phần trăm màu, nhu cầu oxy hóa hóa học (COD), quá trình oxy hóa sinh hóa demand (BOD), tất cả cacbon hữu cơ (TOC) và loại bỏ các chất đã được xác định. Phạm vi tối ưu cho mỗi của các biến này hoạt động đã được xác định bằng thực nghiệm. Kết quả thu được cho thấy rằng tỷ lệ phần trăm của màu sắc, COD, BOD, TOC và chất tẩy trong giai đoạn nước đã được gỡ bỏ một cách hiệu quả. Theo tối ưu hoạt động điều kiện, natri cloruanồng độ 0.1 m, hiện tại với mật độ 20,0 mA/cm2, ban đầu pH 4 và điện phân thời gian 75 phút, tỷ lệ phần trăm của màu sắc và COD xóa hiệu quả tới 96%, trong khi cho gỡ bỏ BOD, TOC và surfactant tỷ lệ phần trăm là hơi thấp. Quang phổ UV có thể nhìn thấy và Fourier transform hồng ngoại phân tích quang phổ (FTIR) cũng cho thấy cleavage đôi nhóm và sự suy thoái của xử lý nước thải dệt may trong thời gian trước và sau khi điện phân.Từ khóa: Electro-oxy hóa; tham số; Loại bỏ COD; UV-có thể nhìn thấy; FTIR1. GIỚI THIỆUDệt may công nghiệp nguyên nhân đáng kể cao tác động đến nước ô nhiễm bằng cách xả thải của họ vào các cơ quan tiếp nhận bao gồm ao hồ, sông và hệ thống thoát nước công cộng. Chất gây ô nhiễm lớn tải trọng từ các ngành công nghiệp dệt may từ một số các hoạt động chế biến ướt như cọ rửa, tẩy trắng, mercerizing và nhuộm [1]. Trong số các quá trình khác nhau, nhuộm quá trình bình thường sử dụng lượng lớn nước nhuộm, sửa chữa và rửa quy trình [2]. Vì vậy, xử lý nước thải dệt may có nồng độ cao của COD, số lượng lớn các chất rắn bị đình chỉ, rộng rãi biến động độ pH, màu sắc mạnh mẽ, nhiệt độ cao và thấp biodegradability gây ra bằng cách thay đổi contaminates trong môi trường nước [3].Ngày nay, có sự quan tâm ngày càng tăng trong sự phát triển của sáng tạo điều trị nước thải dệt có chứa độc hại và hữu cơ không phân hủy chất ô nhiễm mà là phương pháp truyền thống không thể ôxi hóa hoàn toàn. Dựa trên các nghiên cứu trước đây, các xử lý sinh học dệt nước thải cho thấy sự xuống cấp thấp hiệu quả vì sự hiện diện của thuốc màu sinh học trơ trọng lượng phân tử cao [4, 5]. Hấp phụ vật lý là hiệu quả để loại bỏ các chất ô nhiễm không phân hủy, nhưng nó là khá tốn kém và khó khăn cho tái sinh adsorbents [6]. Do sự phức tạp lớn của các thành phần trong xử lý nước thải dệt may, hầu hết các phương pháp truyền thống đang trở nên không đủ.Những năm gần đây, có ngày càng tăng quan tâm đến việc sử dụng các kỹ thuật điện cho điều trị nước thải dệt may. Trong electrooxidation, thuốc thử chính được sử dụng ở đây là electron (sạch tinh khiết) nơi nó loại bỏ vật chất hữu cơ trong nước thải dệt may mà không tạo ra bất kỳ chất gây ô nhiễm thứ cấp và cũng không không cần cho thêm phụ cứng [7]. Các tính năng độc đáo trong quá trình oxy hóa điện hóa như đơn giản và mạnh mẽ trong cấu trúc và hoạt động, nó có thể quá trình này có thể được phát triển như là một công nghệ hiệu quả chi phí cho điều trị nước thải dệt may [8].Trong quá trình oxy hóa điện hóa, các chất ô nhiễm hữu cơ và độc hại hiện nay trong xử lý nước thải như các loại thuốc nhuộm thường bị phá hủy bởi hoặc là trực tiếp hoặc gián tiếp trình oxy hóa [9, 10]. Trong một quá trình oxy hóa trực tiếp anodic, các chất ô nhiễm là lần đầu tiên được hấp thụ trên bề mặt cực dương và sau đó bị phá hủy bởi các phản ứng chuyển khoản điện tử anodic. Trong một quá trình oxy hóa gián tiếp, chất oxy hóa mạnh như hypoclorit/clo, ozone hoặc hydrogen peroxide có thể được tái tạo bởi các phản ứng điện trong quá trình điện phân. Các chất ô nhiễm sau đó bị phá hủy trong các giải pháp với số lượng lớn bằng phản ứng oxy hóa

Kết quả (Việt) 2:

Int. J. Electrochem. . Sci, 8 (2013) 11.403-11.415

Tạp chí Quốc tế điện KHOA HỌC www.electrochemsci.org



Textile Industries xử lý nước thải bằng điện hóa
oxy hóa Kỹ thuật Sử dụng kim loại tấm


Norazzizi Nordin1, Siti Fathrita Mohd Amir1, Riyanto3, Mohamed Rozali Othman1,2, *

1School của Khoa hóa học và Công nghệ Thực phẩm, Khoa Khoa học và Công nghệ, Universiti Kebangsaan Malaysia, 43.600 UKM Bangi, Selangor Darul Ehsan, Malaysia.
2Centre Nghiên cứu và Phân tích nước (ALIR), Khoa Khoa học và Công nghệ, Universiti Kebangsaan Malaysia, 43.600 UKM Bangi, . Malaysia
3Universitas Hồi giáo Indonesia, Yogyakarta Indonesia
* E-mail: [e-mail], [e-mail]



nhận: 24 Tháng 4 2013 / chấp nhận: 17 Tháng sáu 2013 / đăng: Tháng Tám 20, 2013



trong nghiên cứu này, việc tối ưu hóa các quá trình oxy hóa điện hóa kỹ thuật xử lý nước thải dệt nhuộm và phân tích các sản phẩm phân hủy đã được điều tra thực nghiệm. Sau khi một số nghiên cứu sơ bộ sử dụng CI Reactive xanh 109, tấm bạch kim điện cực (10 mm x 10 mm) và thép không gỉ (10 mm x 10 mm) được chọn là anode và cathode tốt nhất, tương ứng. Những ảnh hưởng của các thông số hoạt động như hỗ trợ điện (natri clorua) tập trung, mật độ hiện tại, pH ban đầu và thời gian điện phân trên thay đổi pH và tỷ lệ phần trăm của màu sắc, nhu cầu oxy hóa hóa học (COD), nhu cầu oxy hóa sinh hóa (BOD), tổng carbon hữu cơ (TOC ) và loại bỏ bề mặt đã được xác định. Phạm vi tối ưu cho mỗi biến hoạt động được xác định bằng thực nghiệm. Các kết quả thu được cho thấy tỷ lệ phần trăm của màu sắc, COD, BOD, TOC và loại bỏ bề mặt trong giai đoạn dịch đã được gỡ bỏ một cách hiệu quả. Theo các điều kiện vận hành tối ưu, natri clorua
nồng độ 0,1 M, hiện tại mật độ 20,0 mA / cm2, pH ban đầu là 4 và điện phân thời gian của 75 phút thi đấu, tỷ lệ màu và COD xoá vì hiệu quả đạt 96%, trong khi đối với BOD, TOC và loại bỏ bề mặt tỷ lệ này thấp hơn một chút. UV có thể nhìn thấy quang phổ và biến đổi Fourier quang phổ hồng ngoại (FTIR) phân tích cũng cho thấy sự phân cắt của nhóm mang màu và suy thoái của nước thải dệt nhuộm trong trước và sau khi điện phân.



Từ khóa: Electro-oxy hóa; tham số; COD; UV-nhìn thấy được; FTIR




1. GIỚI THIỆU


ngành công nghiệp dệt may gây tác động đáng kể lên đến ô nhiễm nguồn nước bằng cách xả nước thải của họ vào cơ quan tiếp nhận khác nhau bao gồm ao, sông ngòi và hệ thống thoát nước công cộng khác. Chất gây ô nhiễm lớn


tải từ các ngành công nghiệp dệt may là từ một số hoạt động ướt chế biến của họ như cọ rửa, tẩy trắng, làm bóng và nhuộm [1]. Trong số những quá trình khác nhau, quá trình nhuộm thường sử dụng lượng lớn nước để nhuộm, sửa chữa và rửa quá trình [2]. Như vậy, nước thải dệt nhuộm có nồng độ COD cao, số lượng lớn các chất rắn lơ lửng, rộng rãi dao động pH, màu sắc mạnh mẽ, nhiệt độ cao và phân hủy sinh học thấp do chất bẩn khác nhau trong môi trường nước [3].
Ngày nay, ngày càng có nhiều quan tâm đến phát triển sáng tạo cho phương pháp điều trị của nước thải dệt nhuộm có chứa các chất ô nhiễm hữu cơ độc hại và không phân hủy mà là phương pháp truyền thống có thể không hoàn toàn bị ôxy hóa. Dựa trên các nghiên cứu trước đây, xử lý sinh học nước thải dệt nhuộm cho thấy hiệu quả sự suy thoái thấp vì sự hiện diện của sinh học trơ cao trọng lượng thuốc nhuộm phân tử [4, 5]. Hấp phụ vật lý có hiệu quả để loại bỏ các chất ô nhiễm không phân hủy, nhưng nó là khá tốn kém và khó khăn cho khả năng tái tạo [6] các chất hấp phụ. Do sự phức tạp lớn của các thành phần có trong nước thải dệt may, hầu hết các phương pháp truyền thống đang trở nên không phù hợp.
Trong những năm gần đây, đã có sự quan tâm hơn trong việc sử dụng kỹ thuật điện hóa cho xử lý nước thải dệt. Trong electrooxidation, các thuốc thử chính được sử dụng ở đây là electron (thuốc thử sạch), nơi nó loại bỏ các chất hữu cơ quan trọng trong nước thải dệt nhuộm mà không tạo ra bất kỳ chất gây ô nhiễm thứ cấp và cũng không có nhu cầu bổ sung thêm thuốc thử [7]. Các tính năng độc đáo trong quá trình oxy hóa điện hóa như đơn giản và mạnh mẽ trong cấu trúc và hoạt động, có thể là quá trình này có thể được phát triển như là một công nghệ hiệu quả chi phí cho xử lý nước thải dệt [8].
Trong quá trình oxi hóa điện hóa, hữu cơ và độc hại các chất ô nhiễm có trong nước thải như thuốc nhuộm thường bị phá hủy bởi một trong hai quá trình oxy hoá trực tiếp hoặc gián tiếp [9, 10]. Trong một quá trình oxy hóa anốt trực tiếp, các chất ô nhiễm được hấp thụ đầu tiên trên bề mặt cực dương và sau đó bị phá hủy bởi các phản ứng chuyển điện tử anốt. Trong một quá trình oxy hóa gián tiếp, oxy hóa mạnh như hypochlorite / clo, ozone, hydrogen peroxide có thể được tái sinh bởi các phản ứng điện trong điện phân. Các chất gây ô nhiễm này sau đó bị phá hủy trong dung lượng lớn bằng phản ứng oxy hóa