哈尔滨工业大学硕士学位论文
摘要
纺织印染行业是我国的经济支柱型行业，但其耗水量和排污量都十分巨大。
印染行业由于具有水量大、水质水量变化大、污染物成分复杂等排水特征，而成
为水污染防治行动计划中十大重点行业之一。印染废水的高效处理和资源回用一
直是水处理领域备受关注的问题之一。目前印染废水最为常见的处理工艺为“预
处理调节pH+生物处理+深度处理”，但该工艺面临着药剂浪费、处理成本高、废
水中资源浪费等问题。在我国提出废水资源回收利用的背景下，水处理工艺过程
中同步实现绿色高效的资源回收尤为重要，传统处理方法难以满足需求。本研究
构建了一种镁循环耦合离子交换膜电解技术用于处理碱性印染废水，获得高质量
可回用至印染工艺的碱液的同时实现染料的高效降解，形成一种环境友好、资源
可循环的印染废水处理技术。主要研究内容和相关结论如下：
对染料废水的吸光特性和膜电解体系生成的氢氧化镁对直接耐晒翠蓝GL的
吸附动力学及热力学特征进行探究，构建单一体系与复合膜电解体系，对不同体
系处理染料废水效能进行对比。结果表明，染料的浓度与其最大波长处吸光度相
关性较好，可用吸光度表征染料浓度。膜电解体系生成的氢氧化镁对染料的吸附
性能良好，吸附过程符合准一级动力学模型和Langmuir模型。与所构建的不同反
应体系中投加镁盐至阳极的膜电解体系（CME/MDH-A）对染料废水的脱色高效
稳定，出水水质更优。
对CME/MDH-A体系阳极室内发生的氧化过程进行探究。考察不同影响因素
对有机物降解效率的影响，并通过电子顺磁共振法分析体系内活性氧种类。结果
表明，阳室内有机物降解与电流密度、电解时间和负载电解质种类有关，最优工
2
况为电流密度10mA/cm、负载电解质为50mM的NaCl溶液。膜电解反应过程
中阳室内产生·OH和Cl·/Cl?等多种活性氧物种，将有机物高效矿化。
2
测定膜电解过程中阳室内镁离子浓度变化，探究不同影响因素对镁离子跨膜
速率的影响，通过电子扫描显微镜等手段对膜电解过程产生的氢氧化镁的形貌进
行表征，使用计算软件对氢氧化镁吸附染料过程进行计算。镁离子跨膜效率与电
流密度、镁盐投加量及负载电解质浓度等有关，最优工况为：电流密度10
2
mA/cm、硫酸镁投加量为40mM、负载电解质浓度为50mM。对氢氧化镁形貌进
行分析，膜电解过程中形成的氢氧化镁呈片层结构，对染料具有较优的吸附效果。
I
哈尔滨工业大学硕士学位论文
模拟结果表明氢氧化镁对染料的吸附为自发放热过程。
构建连续运行的CME/MDH-A体系，探究连续运行条件下镁循环耦合膜电解
工艺处理染料废水的稳定性及多次运行后离子交换膜污染情况，最后对工艺进行
经济效能分析。连续运行8次后，CME/MDH-A体系仍能保持对染料废水稳定的
脱色处理效果，体系镁盐损耗率较低。运行90次后，离子交换膜污染较轻。
综上，本论文构建了以氢氧化镁吸附协同电化学氧化处理染料废水的镁循环
耦合膜电解体系，研究了该体系对于染料废水的吸附去除同步降解机理，考察了
不同影响因素对体系处理效能的影响，并通过连续运行处理效能、长期运行膜污
染分析和经济效能分析验证该体系的废水处理稳定性和经济性。
关键词：膜电解；电化学氧化；吸附沉淀；氢氧化镁；直接耐晒翠蓝GL；印染
废水
II
哈尔滨工业大学硕士学位论文
Abstract
ThetextileindustryisoneofpillarindustryofChinaseconomy,forwhichwater
consumptionandsewagedischargearehuge.Inrecentyears,textilewastew