微電解-Fenton聯(lián)用技術(shù)處理活性艷藍(lán)X-BR模擬染料廢水

呂建曉,崔英

（河南科技學(xué)院,河南新鄉(xiāng)453003）

微電解-Fenton聯(lián)用技術(shù)處理活性艷藍(lán)X-BR模擬染料廢水

呂建曉,崔英

（河南科技學(xué)院,河南新鄉(xiāng)453003）

采用微電解-Fenton聯(lián)用技術(shù)對(duì)活性艷藍(lán)X-BR模擬染料廢水進(jìn)行處理,考察了溶液初始pH、鐵屑投加量以及H2O2投加量等因素對(duì)脫色效果的影響.結(jié)果表明：?jiǎn)为?dú)采用微電解法對(duì)活性艷藍(lán)X-BR也具有一定的脫色效果.對(duì)質(zhì)量濃度為100 mg/L的X-BR溶液,初始pH為6,鐵屑投加量為100 g/L,反應(yīng)30 min可達(dá)平衡,脫色率在70%左右.H2O2單獨(dú)加入染料廢水時(shí)僅有微弱的脫色作用,但將其加入鐵屑-廢水混合體系后可以顯著提高鐵屑對(duì)活性艷藍(lán)的脫色效果.在最佳的微電解處理?xiàng)l件下,再加入體積分?jǐn)?shù)30%的H2O260 mL/L,20 min就可將脫色率由70%提高到90%以上.

鐵屑；微電解；Fenton；染料廢水

我國(guó)是染料生產(chǎn)和使用大國(guó).在染料的生產(chǎn)和使用過(guò)程中,有許多染料隨廢水直接排放到水體中,造成水體的污染,而這些染料大多屬于人工合成的化學(xué)物質(zhì),在水體中難降解、毒性大,對(duì)人和水生動(dòng)植物有較大危害.據(jù)統(tǒng)計(jì),每年紡織印染行業(yè)排放的廢水,約占我國(guó)工業(yè)廢水排放量的35%.活性染料是染料分子中帶有活性基團(tuán)的一類(lèi)水溶性染料,具有色澤鮮艷、色譜齊全、價(jià)格較低、染色工藝簡(jiǎn)便、勻染性良好等優(yōu)點(diǎn),是目前染料工藝中一類(lèi)重要的染料.因而,活性染料的廢水處理,一直是我國(guó)水污染治理行業(yè)中的重點(diǎn)問(wèn)題[1-4].

目前印染廢水的處理方法主要有生物法、化學(xué)混凝法、活性炭吸附法、超濾法、高級(jí)氧化法、電解法等,但是這些方法均存在一定不足.20世紀(jì)70年代,蘇聯(lián)把鐵碳微電解法用于印染廢水的處理,利用鐵和碳之間的電位差,在反應(yīng)體系中形成一個(gè)小型的微電池回路,相較于單一利用鐵屑的還原性,加速了脫色反應(yīng),近年來(lái)受到廣泛重視.但該法在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中也存在諸多缺陷：處理的過(guò)程中要求pH較低,電極的消耗速度較快,反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng).而且在處理過(guò)后的水中含有大量的Fe2+,會(huì)導(dǎo)致水渾濁.因此,如何將鐵碳微電解法進(jìn)行改進(jìn)以適應(yīng)發(fā)展需求成了關(guān)注的問(wèn)題[5-9].

Fenton氧化法作為一種高級(jí)氧化技術(shù),對(duì)廢水中的多種污染物質(zhì)均具有很高的降解能力,但該法的缺陷在于成本過(guò)高.本文擬將微電解法和Fenton氧化法相結(jié)合,即在鐵碳微電解反應(yīng)中加入一定的H2O2,利用微電解過(guò)程中產(chǎn)生的Fe2+與H2O2形成Fenton體系,二者可起協(xié)同作用,既減少了鐵屑和H2O2的用量,又大大提高了反應(yīng)效果[10-13].

本研究以工業(yè)廢鐵屑為主要藥劑,采用微電解-Fenton聯(lián)用技術(shù)對(duì)活性艷藍(lán)X-BR模擬染料廢水進(jìn)行處理,并對(duì)處理過(guò)程的影響因素進(jìn)行探討,找出最佳的工藝參數(shù).

1 材料與方法

稱(chēng)取一定量的廢鐵屑（取自河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院實(shí)訓(xùn)中心）,用0.1mol/L的NaOH溶液浸泡30min,以去除鐵屑表面的油脂；再用0.1 mol/L的鹽酸浸泡10 min,以去除鐵屑表面的氧化物或氫氧化物,提高鐵屑的活性.鐵屑沖洗干凈后,立即加入事先準(zhǔn)備好的染料廢水中,再加入一定量的H2O2,然后置于25℃恒溫振蕩器中進(jìn)行反應(yīng),一段時(shí)間后取上清液測(cè)定吸光度,計(jì)算脫色率.

2 結(jié)果與分析

2.1 廢水初始pH對(duì)微電解法處理效果的影響

用HCl或NaOH調(diào)節(jié)廢水的pH分別為2、4、6、8、10、12,然后均加入處理好的鐵屑80 g/L,25℃振蕩反應(yīng),間隔5 min取樣,結(jié)果見(jiàn)圖1.

圖1 廢水初始pH對(duì)微電解脫色效果的影響Fig.1 Influence ofwastewater’s initial pH on the decoloration effect ofmicro-electrolysis

由圖1可知,廢水初始pH在2~6的酸性條件下,微電解法均可達(dá)到較好的脫色效果；但在堿性條件下,脫色率明顯下降,且試驗(yàn)過(guò)程中觀察到堿性條件下反應(yīng)一段時(shí)間后廢水發(fā)黃且渾濁,可能是形成了Fe（OH）3沉淀.

2.2 鐵屑投加量對(duì)微電解法處理效果的影響

調(diào)節(jié)廢水的pH為6,然后分別加入處理好的鐵屑40、60、80、100、120、140 g/L,25℃振蕩反應(yīng),間隔5 min取樣,結(jié)果見(jiàn)圖2.

圖2 鐵屑投加量對(duì)微電解脫色效果的影響Fig.2 Influence ofiron scrap’s addition dose on the decoloration effect ofmicro-electrolysis

由圖2可知,隨鐵屑投加量的增加,脫色效率也逐漸提高.當(dāng)鐵屑投加量達(dá)到100 g/L后,30 min內(nèi)脫色率可達(dá)71%.此后,脫色率隨投加量的增加速率變緩.

2.3 單獨(dú)H2O2對(duì)染料的脫色效果

調(diào)節(jié)廢水的pH為6,然后分別加入體積分?jǐn)?shù)30%的H2O22、4、6、8、10 mL,25℃振蕩反應(yīng),間隔5 min取樣,結(jié)果見(jiàn)圖3.

圖3 單獨(dú)H2O2對(duì)染料的脫色效果Fig.3 Decoloration effect ofthe dye wastewater byH2O2singly

由圖3可知,單獨(dú)加入H2O2對(duì)染料僅有極微弱的脫色效果,100 mL質(zhì)量濃度為100 mg/L的X-BR廢水中投加10 mL30%的H2O2,45 min內(nèi)的脫色率低于7%.

2.4 不同H2O2投加量對(duì)微電解法處理效果的影響

調(diào)節(jié)廢水的pH為6,加入處理好的鐵屑100g/L,然后再分別加入體積分?jǐn)?shù)30%的H2O22、4、6、8、10mL, 25℃振蕩反應(yīng),間隔5 min取樣,結(jié)果見(jiàn)圖4.

圖4 不同H2O2投加量對(duì)鐵屑處理效果的影響Fig.4 Influence ofH2O2’s addition dose on the decoloration effect ofiron scrap

由圖4可知,H2O2的加入對(duì)鐵屑微電解法的處理效果有明顯的改善,反應(yīng)速率、脫色效率均有明顯提高,主要原因在于,微電解過(guò)程中產(chǎn)生的Fe2+與H2O2形成Fenton體系,二者協(xié)同起作用,大大提高了反應(yīng)效果.對(duì)質(zhì)量濃度為100 mg/L的活性艷藍(lán)X-BR溶液,當(dāng)鐵屑投加量為100 g/L,30%H2O2投加量達(dá)到60 mL/L時(shí),反應(yīng)20 min即可達(dá)平衡,脫色率在90%以上.而不加H2O2時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡需要30 min,且脫色率在70%左右.

3 小結(jié)

鐵屑微電解法對(duì)活性艷藍(lán)X-BR具有一定的脫色效果.對(duì)質(zhì)量濃度為100 mg/L的X-BR溶液,初始pH為6,鐵屑投加量為100 g/L,反應(yīng)30 min可達(dá)平衡,脫色率在70%左右.H2O2單獨(dú)加入染料廢水時(shí)僅有微弱的脫色作用,但將其加入鐵屑-廢水混合體系后后可以顯著提高鐵屑對(duì)活性艷藍(lán)的脫色效果.在最佳的微電解處理?xiàng)l件下,再加入體積分?jǐn)?shù)30%的H2O260 mL/L,可將反應(yīng)平衡所需時(shí)間縮減到20 min,且脫色率由70%提高到90%以上.

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（責(zé)任編輯：盧奇）

Treatment of reactive Blue X-BR simulated wastewater by Microelectrolysis-Fenton coupling technique

LYU Jianxiao,CUI Ying
（Henan Institute ofScience and Technology,Xinxiang453003,China）

Reactive blue X-BR simulated wastewater was treated by microelectrolysis-Fenton coupling technique. Influencing factors on the decoloring effect such as initial pH,iron dosage and H2O2dosage et al,were explored.The results showed that,X-BR wastewater could be decolored to a certain extent by microelectrolysis method singly.For X-BR solution with the concentration of 100 mg/L,under conditions of initial pH 6,iron dosage of 100 g/L,the reaction could reach balance within 30 minutes with decoloration ratio 70%.Very weak decoloration effect could be obtained when use H2O2singly,yet,when added into the iron-wastewater system,it could greatly improve the decoloration effect.Under the optimum conditions of microelectrolysis,when the dosage of 30%H2O2reached 60 mL/ L,the decoloration ratio could increase to 90%from 70%within 20 minutes.

iron scrap；microelectrolysis；Fenton；dye wastewater

X703.1

A

1008-7516（2016）03-0060-04

10.3969/j.issn.1008-7516.2016.03.013

2016-03-15

河南科技學(xué)院2014年攀登計(jì)劃資助項(xiàng)目（208010714005）

呂建曉（1979―）,女,河南南陽(yáng)人,博士,講師.主要從事水污染控制教學(xué)研究.