铝电极连续电絮凝技术高效处理造纸废水：污染物削减机制与污泥特性分析

为解决造纸废水高有机物(COD/TOC)、色度及溶解固体(TDS)污染难题，Neha Pandey团队采用铝电极连续电絮凝(EC)系统，在pH 5.0、电流密度10.72 mA/cm2条件下实现80%污染物去除，并通过SEM-EDX/XRD/FTIR解析污泥特性，为工业废水处理提供经济高效方案。

　　

造纸工业是水污染大户，其废水含有高浓度有机物（如COD达3000 mg/L）、深色木质素衍生物及重金属，传统处理方法效率低且成本高。尤其令人头疼的是，这些废水中的酚类、单宁等物质不仅难降解，还会对水生生物和人类健康造成基因毒性威胁。面对这一难题，印度国立理工学院Raipur分校的Neha Pandey团队将目光投向了电絮凝技术(EC)——这种通过电解金属电极产生絮凝剂的方法，在批量处理研究中已展现潜力，但连续流处理造纸废水的机制和工程参数仍是空白。

为填补这一空白，研究者设计了一套创新性的连续流电絮凝系统。他们采用四块铝电极构建反应器，通过蠕动泵精确控制进水流量（0.1-0.6 L/min），重点考察了流速与停留时间对处理效能的影响。研究团队运用多尺度表征手段：用SEM-EDX观察污泥形貌与元素组成，通过XRD分析晶体结构，结合FTIR解析官能团变化，全面揭示了污染物去除机制与副产物特性。

COD去除

在120分钟停留时间、0.1 L/min低流速下，COD去除率达80%。铝电极溶解产生的Al³⁺水解生成Al(OH)₃絮体，通过"扫掠絮凝"捕获有机物。流速超过0.1 L/min时，絮体碰撞加剧导致效率下降。

色度去除

铝电极比铁电极更有效去除色度（降低80%），这得益于Al(OH)₃对木质素色素的专性吸附。低流速延长了絮体与污染物的接触时间，使脱色效率最大化。

TDS与TOC控制

TDS去除率高达83%，主要依赖金属氢氧化物对溶解固体的共沉淀作用。TOC去除呈现类似规律，但流速增加对TOC的影响较小（效率仅降低13%），显示系统对流量波动具有一定鲁棒性。

污泥特性

每立方米废水产生1.3kg污泥，SEM显示其含有Ca、Si、Mg等元素。FTIR在1640 cm^-1处发现木质素特征峰，XRD证实污泥主要为无定形Al(OH)₃。这种富含铝的污泥可转化为吸附剂或建材原料，契合循环经济理念。

这项发表于《Water Science and Engineering》的研究首次系统论证了连续流EC处理造纸废水的可行性。相比传统批次处理，其优势在于：处理能力提升3.6倍（0.6 L/min），吨水成本仅65.45印度卢比（约5.6元人民币），且污泥量减少30%。研究者特别指出，该系统可与太阳能耦合，未来通过IoT实时监控可进一步优化运行参数。这些发现为造纸行业提供了一种兼具经济效益与环境可持续性的废水处理新范式，尤其适合中小型纸厂的水质提标改造。