載鐵沸石催化H2O2降解陽離子紅X-GRL染料廢水

李大群，蔣進元，周岳溪，李清雪

1.河北工程大學城市建設(shè)學院，河北 邯鄲 056038

2.中國環(huán)境科學研究院水污染控制技術(shù)研究中心，北京 100012

載鐵沸石催化H2O2降解陽離子紅X-GRL染料廢水

李大群1,2，蔣進元2*，周岳溪2，李清雪1

1.河北工程大學城市建設(shè)學院，河北 邯鄲 056038

2.中國環(huán)境科學研究院水污染控制技術(shù)研究中心，北京 100012

以天然沸石為載體，F(xiàn)eSO4·7H2O溶液為浸漬液，采用浸漬蒸干法制備載鐵沸石非均相類Fenton反應催化劑，并用其催化H2O2降解陽離子紅X-GRL染料廢水。結(jié)果表明，浸漬液濃度為0.18 mgL、煅燒溫度為300 ℃時制備的催化劑鐵含量較高，催化效果和穩(wěn)定性較好。當反應時間為120 min、溶液pH為3.0、催化劑投加量為20.0 gL、H2O2投加量為30.0 mmolL時，催化降解效果最佳，對染料廢水TOC、色度、CODCr和TN的去除率分別為60.3%、99.4%、55.5%和49.9%；載鐵沸石催化劑重復使用3次后，仍具有一定的催化效果。

染料廢水；非均相類Fenton反應；載鐵沸石；陽離子紅X-GRL

我國是染料生產(chǎn)與使用大國，每年有大量染料廢水產(chǎn)生，如不經(jīng)處理直接排入水體將會給環(huán)境帶來嚴重污染。廢水中的某些偶氮類染料可在還原條件下生成致癌物芳香胺，對人類健康造成潛在的危害[1]。染料廢水具有成分復雜、污染物濃度高、色度高、無機鹽含量較高、可生化性較差、脫色困難等特點，采用生物法等傳統(tǒng)方法對其處理，很難得到較理想的效果[2]。所以，染料廢水處理仍是水處理領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容，研究開發(fā)一種高效、低成本、可靠的染料廢水處理方法仍十分必要。

目前常用的染料廢水處理技術(shù)有絮凝法、吸附法、微電解法、膜法、高級氧化法[3-4]。其中，高級氧化法中的Fenton法處理效果較好[5-7]，但鐵泥生成量較大，如不進行后續(xù)處理易對環(huán)境造成二次污染[8]，實際應用受到很大限制。近年來大量學者致力于染料廢水的非均相類Fenton反應體系的研究與開發(fā)[9-12]。筆者以天然沸石為載體，通過浸漬蒸干法制備載鐵沸石非均相類Fenton催化劑，研究其催化H2O2降解模擬陽離子紅X-GRL染料廢水的效果及特性，并對反應條件進行優(yōu)化。

1 材料和方法

1.1 儀器和試劑

儀器：UV1700紫外可見分光光度計(日本島津公司)；TOC-VCPH型總有機碳分析儀(日本島津公司)；HANGING FA 2004分析天平(上海天平儀器廠)；PHS-3E型pH計(上海雷磁儀器廠)；MY3000-6E混凝試驗攪拌儀(武漢市梅宇儀器有限公司)；CODCr快速測定儀(承德華通環(huán)保儀器公司)；原子吸收分光光度計(日本島津公司)；JSM7001F型掃描電子顯微鏡(日本電子株式會社)；XRF-1800型X射線熒光光譜儀(日本島津公司)。

試劑：H2O2(濃度為30%)、FeSO4·7H2O、NaOH、H2SO4等均為分析純；陽離子紅X-GRL染料(天津瑞基化工有限公司生產(chǎn)，濃度為95%)；天然沸石，粒徑40～65目，產(chǎn)地為河南鞏義。

準確稱取0.657 9 g陽離子紅X-GRL粉末，溶于5 L超純水中配制模擬陽離子紅X-GRL染料廢水，該模擬廢水染料濃度為125 mgL，CODCr為167.2 mgL，TOC濃度為59.9 mgL，TN濃度為12.2 mgL，稀釋10倍后530 nm處吸光度為1.583。

1.2 試驗與分析方法

催化劑制備：將30.0 g粒徑為40～65目的天然沸石浸漬在200 mL FeSO4·7H2O溶液中，90 ℃水浴加熱至蒸干，105 ℃烘干4 h后，置于馬弗爐300 ℃煅燒2 h，自然冷卻，用去離子水洗凈后105 ℃干燥，制成非均相類Fenton反應催化劑[13-15]。用其催化H2O2降解陽離子紅X-GRL染料廢水。

TOC和TN濃度采用TOC-VCPH型總有機碳分析儀測定，pH采用玻璃電極法測定，F(xiàn)e2+濃度采用原子吸收分光光度計測定[16]，CODCr采用快速消解法測定，染料特征吸光度采用UV1700紫外-可見分光光度計測定。紫外-可見吸收光譜采用UV1700紫外-可見分光光度計測定[17]，掃描波長為190～700 nm。

天然沸石和載鐵沸石催化劑的表面特征用掃描電子顯微鏡進行觀察，組分及含量用X射線熒光光譜儀測定。

色度去除率(E)的計算公式：

E=100×(A0-At)A0

式中，A0為染料原水最大吸收波長處吸光度；At為處理后染料廢水稀釋10倍后最大吸收波長處吸光度。

2 結(jié)果與分析

2.1 催化劑制備優(yōu)化與表征

2.1.1 浸漬液濃度優(yōu)化

按1.2節(jié)的制備方法，在浸漬液濃度分別為0.18、0.36和0.89 molL，煅燒溫度300 ℃，煅燒時間2 h條件下，制備3種非均相類Fenton催化劑。在水樣體積為100 mL，催化劑投加量為15.0 gL，水樣pH為2.5，H2O2投加量為30.0 mmolL，混凝試驗攪拌儀(400 rmin)攪拌反應120 min條件下催化降解染料廢水，以TOC、色度、TN、CODCr去除率以及Fe析出量為評價指標，考察浸漬液濃度對催化劑催化效果的影響，結(jié)果如圖1所示。

圖1 浸漬液濃度對催化劑催化效果的影響Fig.1 Effect of impregnated liquid content on catalyst catalytic result

由圖1可知，催化劑催化H2O2對陽離子紅X-GRL染料廢水的脫色能力基本不受浸漬液濃度影響，色度去除率都在98.0%以上；當浸漬液濃度由0.18 molL提高到0.89 molL時，染料廢水TOC去除率由55.9%提高到62.1%；CODCr去除率由43.5%提高到50.1%，雖有一定增長但增幅較??；TN去除率反而降低。因為一定條件下浸漬液濃度越高，沸石鐵負載量越多，催化效果就越好。但沸石載體鐵負載量有限，當浸漬液濃度達到一定值后，再提高其濃度沸石鐵負載量增加非常有限。同時，鐵負載量的增加使沸石載體內(nèi)部空間減小，吸附能力下降[18]，TN去除效果降低。另外，浸漬液濃度較高時制備的催化劑在催化反應過程中Fe析出量較大，穩(wěn)定性相對較差。綜上，催化劑制備過程中最優(yōu)的浸漬液濃度為0.18 molL。

2.1.2 煅燒溫度優(yōu)化

浸漬液Fe2+濃度為0.18 molL，煅燒溫度分別為200、300、400 ℃下制備3種非均相類Fenton催化劑。在水樣體積為100 mL，催化劑投加量為15.0 gL，水樣pH為2.5，H2O2投加量為30.0 mmolL，混凝試驗攪拌儀(400 rmin)攪拌反應120 min條件下催化降解染料廢水，以TOC、色度、TN、CODCr去除率以及Fe析出量為評價指標，考察煅燒溫度對催化劑催化效果的影響，結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，煅燒溫度從200 ℃提高到300 ℃時，催化劑催化效果受此影響較小，溶液色度、TOC、CODCr和TN去除率分別只提高了3.2%、1.8%、6.4%和5.9%；繼續(xù)提高煅燒溫度到400 ℃時，催化劑催化效果迅速減弱，溶液色度、TOC、CODCr和TN去除率較300 ℃時，分別降低了20.9%、25.1%、21.4%和4.5%。因為煅燒溫度會影響鐵在催化劑中的存在形式[15]，當煅燒溫度較低時，部分鐵可能會以二價氧化物的形式存在于沸石載體中；當煅燒溫度較高時，二價鐵氧化物濃度減少，而二價鐵能更好地催化H2O2降解有機污染物[19]。同時煅燒溫度較高時，催化劑穩(wěn)定性增強，反應過程中Fe析出量減少。綜上，催化劑制備過程中最佳的煅燒溫度為300 ℃。

圖2 煅燒溫度對催化劑的影響Fig.2 Effect of calcination temperature on catalyst catalytic result

2.1.3 催化劑表征

用X射線熒光光譜儀對天然沸石和載鐵沸石催化劑的組分及其所占比例進行測定，結(jié)果見表1。由表1可知，天然沸石和載鐵沸石催化劑某些組分所占比例差異較大，特別是鐵和鋁。催化劑中鐵元素所占比例由2.4%提高到10.6%，鋁元素比例由13.3%下降至8.2%?？梢?，經(jīng)浸漬蒸干和高溫煅燒后，沸石結(jié)構(gòu)內(nèi)部孔隙中會負載一定的鐵元素，同時沸石骨架結(jié)構(gòu)中的部分鋁也可能被鐵所取代，造成催化劑中鋁元素比例下降，鐵元素比例上升。而鐵的增加能使催化劑催化效果顯著提高。

表1 樣品XRF測定結(jié)果

用掃描電子顯微鏡對天然沸石和載鐵沸石催化劑的表面特征進行觀察，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，與天然沸石相比，載鐵沸石表面比較光滑，沒有明顯的鐵沉淀物。而樣品XRF測定結(jié)果顯示，載鐵沸石催化劑中鐵元素比例較天然沸石有很大提高，表明鐵主要存在于催化劑內(nèi)部孔隙中，這有利于載鐵沸石催化劑的穩(wěn)定性[15]，催化反應過程中鐵不易析出。

圖3 SEM電鏡結(jié)果Fig.3 Result of SEM natural zeolite Fe-containing zeolite catalyst

2.2 H2O2、催化劑分別及其共用降解染料廢水

室溫下，水樣體積為100 mL，水樣pH為2.5，催化劑投加量為15.0 gL，H2O2投加量為30.0 mmolL，混凝試驗攪拌儀(400 rmin)攪拌反應120 min，考察H2O2、催化劑分別及其共用對模擬陽離子紅X-GRL染料廢水的處理效果，結(jié)果如圖4所示。

圖4 H2O2，催化劑分別及共用對陽離子紅X-GRL染料廢水的降解效果Fig.4 The degradation effect of Cationic Red X-GRL wastewater respectively by H2O2，catalyst，H2O2 and catalyst

由圖4可知，在H2O2單獨作用下，陽離子紅X-GRL染料廢水TOC、TN、CODCr和色度去除率分別只有2.4%、11.5%、2.3%和0.32%，氧化效果較差；催化劑單獨作用下因為沸石載體的吸附作用而具有一定的去除效果，染料廢水TOC、TN、CODCr和色度去除率分別為42.2%、48.4%、35.9%和59.4%。H2O2與催化劑共同作用下染料廢水溶液TOC、TN、CODCr和色度去除率分別為56.0%、57.3%、50.3%和99.1%，各項指標特別是脫色效果明顯好于H2O2和催化劑單獨作用之和。因為酸性條件下催化劑中的鐵能夠催化H2O2分解產(chǎn)生氧化能力較強的·OH[20-21]，其能夠氧化陽離子紅X-GRL染料使其脫色，或者進一步將其氧化成CO2和H2O[22]。同時，由于催化劑對陽離子紅X-GRL染料的吸附作用，加快了該類Fenton氧化反應速率。

2.3 載鐵沸石催化H2O2降解染料廢水的影響因素

2.3.1 反應時間

室溫下取100 mL水樣，調(diào)節(jié)pH為2.5，投加15.0 gL催化劑，30.0 mmolL H2O2，混凝試驗攪拌儀(400 rmin)攪拌反應，分別在反應時間為10、30、60、90、120和180 min時取樣，考察反應時間對催化降解效果的影響，結(jié)果如圖5所示。

圖5 反應時間對催化效果的影響Fig.5 Effect of reaction time on catalytic result

由圖5可知，催化劑催化效果受反應時間影響較大，反應時間小于120 min時，隨反應時間延長，陽離子紅X-GRL染料廢水TOC、色度、CODCr和TN去除率都有明顯增大；當反應時間為120 min時，色度、TOC、CODCr和TN去除率分別能達到98.5%、53.5%、44.6%和47.3%；繼續(xù)延長反應時間，各項指標去除率增幅較小，反應180 min時色度、TOC、CODCr和TN去除率分別只有99.4%、57.4%、50.3%和52.2%。可見，最佳的反應時間應為120 min。

2.3.2 溶液pH

圖6 pH對催化效果的影響Fig.6 Effect of pH on catalytic result

由圖6可見，當pH為3.0時，催化劑催化效果最好，陽離子紅X-GRL染料廢水TOC、色度和CODCr去除率都達到最大，分別為58.1%、99.3%和47.2%；而降低或增大溶液pH都會使催化劑催化效果降低，因為降解過程中主要發(fā)生以下反應[23-24]：

Fe3++H2O2→Fe(HO2)2++ H+

(1)

FeOH2++H2O2→Fe(OH)(HO2)2++H+

(2)

Fe(HO2)2+→Fe2++·HO2

(3)

Fe2++H2O2→Fe3++OH·+·OH

(4)

H2O2+·OH→H2O+·HO2

(5)

Fe2++·HO2→Fe3++HO2-

(6)

Fe2++·OH→Fe3++OH·

(7)

pH較低時H2O2比較穩(wěn)定，抑制了中間產(chǎn)物Fe(HO2)2+的產(chǎn)生〔式(1)～式(3)〕，從而降低了Fe2+和·OH的生成量，使催化反應速率降低。pH較高時，催化劑中的鐵主要以Fe(OH)3或Fe2O3·nH2O的形式存在而失去催化能力[25]，同時會造成H2O2的無效分解，使溶液中H2O2的濃度降低[26]，·OH的生成量降低。而當pH為5.0時染料廢水TN去除率最大，因為該pH下沸石對溶液中NH4+-N具有較好的吸附效果[27]。

2.3.3 催化劑投加量

室溫下取100 mL水樣，調(diào)節(jié)pH為3.0，投加30.0 mmolL H2O2，催化劑投加量分別控制在1.0、5.0、10.0、15.0和20.0 gL，混凝試驗攪拌儀(400 rmin)攪拌反應120 min后取樣分析催化劑投加量對催化降解效果的影響，結(jié)果如圖7所示。

圖7 催化劑投加量對催化效果的影響Fig.7 Effect of catalyst content on catalytic result

由圖7可知，隨著催化劑投加量的增加，陽離子紅X-GRL染料廢水溶液TOC、CODCr和TN去除率都逐漸增大，當催化劑投加量為20.0 gL時，TOC、CODCr和TN去除率都達到最大，分別為61.2%、54.3%和50.5%；而當催化劑投加量小于10.0 gL時，色度去除率隨投加量的增大而逐漸增大。催化劑投加量為10.0 gL時，色度去除率達99.3%，當催化劑投加量大于10.0 gL時，再增加投加量，色度去除率基本保持不變。因為催化劑投加量的增加使與H2O2接觸的Fe濃度增大，·OH的生成速率加快[28]，相同時間內(nèi)被氧化的有機物增多，故染料廢水溶液TOC、色度和CODCr去除率增大。同時，催化劑投加量增大時溶液中被吸附的NH4+-N增多，TN去除率增大。綜合考慮，最佳的催化劑投加量為20.0 gL。

2.3.4 H2O2投加量

室溫下取100 mL水樣，調(diào)節(jié)pH為3.0，投加20.0 gL催化劑，H2O2投加量分別為10.0、30.0、50.0、70.0和90.0 mmolL，混凝試驗攪拌儀(400 rmin)攪拌反應120 min后取樣分析H2O2投加量對降解效果的影響，結(jié)果如圖8所示。

圖8 H2O2投加量對催化效果的影響Fig.8 Effect of H2O2 content on catalytic result

由圖8可知，試驗范圍內(nèi)陽離子紅X-GRL染料廢水色度去除效果受H2O2投加量影響不大，去除率都在99.3%左右；當H2O2投加量少于30.0 mmolL時，隨H2O2投加量的增加陽離子紅X-GRL染料廢水TOC、CODCr和TN去除率都呈明顯上升趨勢；當H2O2投加量大于30.0 mmolL時，增加H2O2投加量TOC、CODCr和TN去除率變化不大。當H2O2投加量為30.0 mmolL，染料廢水TOC、色度、CODCr和TN去除率分別60.3%、99.4%、55.5%和49.9%。因為當H2O2濃度較低時，隨H2O2濃度增大，·OH生成量相應增加[29]，氧化速率加快，相同反應時間內(nèi)染料廢水TOC、CODCr、TN去除率增大。當H2O2濃度大于30.0 mmolL時，整個反應過程受式(2)、式(3)影響，增大H2O2濃度，·OH生成量變化不大，催化效果變化不明顯。

2.4 染料廢水溶液紫外-可見光光譜特性變化

室溫下取100 mL水樣，調(diào)節(jié)pH為3.0，催化劑投加量為20.0 gL,H2O2濃度為30.0 mmolL，混凝試驗攪拌儀(400 rmin)攪拌反應120 min后取樣，對其和原水進行紫外掃描，結(jié)果如圖9所示。

圖9 反應前后陽離子紅X-GRL染料廢水紫外吸收光譜Fig.9 The UV absorption spectra of Cationic Red X-GRL wastewater sample before and after theo reaction process

從圖9可以看出，模擬陽離子紅X-GRL染料廢水在530和287 nm處有2個明顯的特征吸收峰，經(jīng)類Fenton反應處理后原有2個特征吸收峰都消失，而在210～270 nm吸光度增大。表明陽離子紅X-GRL染料結(jié)構(gòu)中的發(fā)色基團和助色集團在·OH的氧化作用下斷裂或者脫落[30]，生成其他新物質(zhì)而脫色。

2.5 催化劑的穩(wěn)定性

室溫下取100 mL水樣，調(diào)節(jié)水樣pH為3.0，催化劑投加量為20.0 gL,H2O2投加量為30.0 mmolL，攪拌反應120 min，考察催化劑重復使用次數(shù)對催化劑催化效果的影響，結(jié)果如圖10所示。由圖10可知，隨著催化劑重復使用次數(shù)增多，溶液TOC、CODCr、TN和色度的去除率都有明顯降低。原因可能是反應過程中催化劑中部分Fe析出，造成催化劑中鐵的比例逐漸減少，反應速率降低，而3次使用過程中Fe析出量分別為17.1、10.5和4.1 mgL。雖然催化劑催化效果降低，但重復使用3次后，溶液TOC、CODCr、TN和色度的去除率分別達到39.5%、29.6%、10.0%和71.4%，仍具有一定的催化效果。

圖10 催化劑重復使用次數(shù)對催化效果的影響Fig.10 Effect of repeated use number of catalyst on catalytic result

3 結(jié)論

(1)采用浸漬蒸干法制備載鐵沸石類Fenton反應催化劑，最佳的浸漬液FeSO4濃度為0.18 molL，最佳煅燒溫度為300 ℃，該條件下制備的催化劑催化效果較好，鐵含量和穩(wěn)定性較高。

(2)在載鐵沸石催化H2O2降解陽離子紅X-GRL染料廢水過程中，催化效果受反應時間、溶液pH、催化劑和H2O2投加量影響較大，最佳催化氧化反應參數(shù)：反應時間120 min，溶液pH為3.0，催化劑投加量為20.0 mgL，H2O2投加量為30.0 mmolL。經(jīng)催化氧化反應后，陽離子紅X-GRL染料廢水特征吸收峰消失，溶液色度被去除，CODCr、TOC和TN濃度都有很大程度降低。

(3)在重復使用過程中，催化劑催化效果有一定程度降低，但重復使用3次后，仍具有一定的催化效果，染料廢水脫色率可達71.4%，TOC、CODCr和TN去除率可達39.5%、29.6%和10.0%。

[1]許德珍,賀一順.偶氮染料中微量芳香胺類的分析方法現(xiàn)狀[J].印染,1996,22(3):26-31.

[2]CHEN G,HUANG M H,CHEN L,et al.A batch decolorization and kinetic study of Reactive Black 5 by a bacterialstrainEnterobactersp. GY-1[J].International Biodeterioration and Biodegradation,2011,65:790-796.

[3]丁紹蘭,李鄭坤,王睿.染料廢水處理技術(shù)綜述[J].水資源保護,2010,26(3):73-78.

[4]薛方亮,張雁秋.染料廢水處理技術(shù)最新研究進展[J].水科學與工程技術(shù),2007(2):26-29.

[5]陳嫻,高永,徐旭,等.FeY催化劑光助Fenton法降解亞甲基藍染料廢水[J].環(huán)境科學與技術(shù),2012,35(2):139-142.

[6]顧平,劉奎,楊造燕.Fenton試劑處理活性黑KBR染料廢水研究[J].中國給水排水,1997,13(6):16-17.

[7]李紹峰,黃君禮,陶虎春.Fenton試劑降解水中活性染料的研究[J].哈爾濱建筑大學學報,2001,34(5):76-80.

[8]劉琰,孫德智.高級氧化技術(shù)處理染料廢水的研究進展[J].工業(yè)水處理,2006,26(6):1-5.

[9]鄭懷禮,謝禮國,胡鵬,等.非均相類Fenton反應催化氧化脫色降解直接桃紅12B[J].光譜學與光譜分析,2010,30(6):1647-1651.

[10]TIAN S H,TU Y T,CHEN D S,et al.Degradation of acid Orange Ⅱ at neutral pH using Fe2(MoO4)3as a heterogeneous Fenton-like catalyst[J].Chemical Engineering Journal,2011,169:31-37.

[11]HASSAN H,HAMEED B H.Fe clay as effective heterogeneous Fenton catalyst for the decolorization of Reactive Blue 4[J].Chemical Engineering Journal,2011,171(3):912-918.

[12]XUE X F,HANNA K,DENG N S.Fenton-like oxidation of Rhodamine B in the presence of two types of iron(Ⅱ,Ⅲ) oxide[J].Journal of Hazardous Materials,2009,166(1):407-414.

[13]姜遠光,劉玉茹,王少坡.Fe3+和Mn2+雙金屬負載型非均相類Fenton催化劑的制備及性能[J].天津城市建設(shè)學院學報,2011,17(2):114-118.

[14]何熾,趙景聯(lián),夏敏強,等.分子篩固載Fe2+-Fenton法降解水中甲基橙的研究[J].環(huán)境科學與技術(shù),2006,29(12):1-3.

[15]CHEN A Y,MA X D,SUN H W.Decolorization of KN-R catalyzed by Fe-containing Y and ZSM-5 zeolites[J].Journal of Hazardous Materials,2008,156(1):568-575.

[16]國家環(huán)境保護總局.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].4版.北京:中國環(huán)境科學出版社,2002:279-281.

[17]DAI S H,LI P,YANG X Z,et al.Fluorescence spectra of lycopence in different solvents[J].Acta Optica Sinica,2006,26(1):141-146.

[18]鄒衛(wèi)華,白紅娟,李苛,等.天然沸石對陽離子染料中性紅的吸附及機理研究[J].鄭州大學學報,2011,43(4):71-76.

[19]楊玲,趙勇勝,馬百文,等.Fenton和類Fenton氧化處理地下水中BTEX及其動力學[J].環(huán)境工程學報,2011,5(5):992-996.

[20]KANG S F,CHANG H M.Coagulation of textile secondary effluents with Fenton’s reagent[J].Water Science Technology,1997,36(12):215-222.

[21]高迎新,張昱,楊敏,等.Fe3+或Fe2+均相催化H2O2生成羥基自由基的規(guī)律[J].環(huán)境科學,2006,27(2):305-309.

[22]孫振英.Photo-Fenton反應降解染料及非染料污染物機理研究[D].哈爾濱:哈爾濱工程大學,2006:22-32.

[23]高真.Fenton及類Fenton技術(shù)去除水中難降解有機物的機理研究[D].武漢:武漢科技大學,2011:3-5.

[24]OLMOS R G,HOLZER F,KOPINKE F D,et al.Indications of the reactive species in a heterogeneous Fenton-like reaction using Fe-containing zeolites[J].Applied Catalysis A:General,2011,398(1):44-53.

[25]BAUTISTA P,MOHEDANNO A F,GILARRANZ M A.Application of Fenton oxidation to cosumetic wastewaters treatment[J].Journal of Hazardous Materials,2007,143(12):128-134.

[26]LIU R,CHIU H M,SHIAU C S,et al.Degradation and sludge production of texitile dyes by Fenton and photo-Fenton processes[J].Dyes and Pigments,2007,73(1):1-6.

[27]劉玉亮.斜發(fā)沸石對廢水中銨離子交換特性的試驗研究[D].重慶:重慶大學,2004:37-38.

[28]NTAMPEGLIOTIS K,RIGA A,KARAYANNIS V,et al.Decolorization kinetics of Procion H-exl dyes from textile dyeing using Fenton-like reactions[J].Journal of Hazardous Materials,2006,136(1):75-84.

[29]MUTHUVEL I,SWAMINATHAN M.Photoassisted Fenton mineralization of Acid Violet 7 by hterogeneous Fe(Ⅲ)-Al2O3catalyst[J].Catalysis Communication,2007,8(7):981-986.

[30]吳堅扎西,張科杰.Fenton試劑處理酸性玫瑰紅B的研究[J].環(huán)境保護科學,2005,31(6):27-30. ?

DegradationofCationicRedX-GRLDyeWastewaterwithH2O2CatalyzedbyFe-containingZeolite

LI Da-qun1,2， JIANG Jin-yuan2， ZHOU Yue-xi2， LI Qing-xue1

1.College of Urban Construction, Hebei University of Engineering, Handan 056038, China
2.Research Center of Water Pollution Control Technologies, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China

The Fe-containing zeolite heterogeneous Fenton-like reaction catalysts were prepared by evaporation impregnation liquid methods, with natural zeolite as carrier and ferrous sulphate heptahydrate as impregnation liquid. The dye wastewater, Cationic Red X-GRL, was degraded by hydrogen peroxide catalyzed by these catalysts. The catalysts prepared at the conditions of impregnated liquid concentration 0.18 mgL, calcined temperature 300 ℃, had a higher iron content, better catalytic effect and stability. Catalysts had the best catalytic effect, when reaction time was 120 min, solution pH was 3.0, catalysts dosage was 20.0 gL, and H2O2concentration was 30.0 mmolL. The TOC, chromaticity, CODCr, and TN removal rates of the dye wastewater, Cationic Red X-GRL, were 60.3%, 99.4%, 55.5% and 49.9%, respectively. After repeated used three times, the catalysts still had a certain catalytic effect.

dye wastewater; heterogeneous Fenton-like reaction; Fe-containing zeolite; Cationic Red X-GRL

1674-991X(2013)05-0391-07

2013-01-16

收稿日期:國家水體污染控制與治理科技重大專項(2012ZX07201-005)

李大群(1985—)，男，碩士研究生，主要從事水污染處理技術(shù)研究，lidaqunyang@163.com

*責任作者:蔣進元(1974—)，男，副研究員，博士，主要從事水污染控制技術(shù)研究工作，jiangjy@craes.org.cn

X703.1

A

10.3969j.issn.1674-991X.2013.05.061