超聲波法處理甲基橙模擬偶氮廢水的實(shí)驗(yàn)研究

龍海蛟 孫磊 裴雪 李欣

摘 要：以甲基橙廢水為研究對象，考查超聲波/紫外法對甲基橙廢水的處理效果及其影響因素與最佳處理?xiàng)l件。結(jié)果表明：50 mg/L甲基橙廢水的最適反應(yīng)時間為40 min，酸性條件下處理效果較好；US/UV法對甲基橙的COD去除效率和脫色率均高于US法。

關(guān)鍵詞：超聲波；紫外；甲基橙

我國染料廢水的年排放量高達(dá)1.6億m3，偶氮染料的使用量占染料總數(shù)的80%以上[1-2]。偶氮染料廢水成分復(fù)雜，CODcr濃度、色度、含鹽量和酸堿度高，用常規(guī)方法處理偶氮染料廢水難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

利用超聲技術(shù)處理難降解的有機(jī)污染物是新興的水處理技術(shù)，超聲技術(shù)集高級氧化、超臨界氧化等特點(diǎn)于一體，是一種清潔高效，無二次污染的方法[3-4]。為了進(jìn)一步提高超聲技術(shù)降解污染物的效率，在研究中常將超聲波（US）與紫外光（UV）連用，協(xié)同處理難降解有機(jī)物。

本實(shí)驗(yàn)選用甲基橙廢水模擬偶氮染料廢水，考查US/UV法對甲基橙廢水的處理效果及其影響因素與最佳處理?xiàng)l件。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

SB25-12D型超聲波清洗器（頻率50 kHz、電功率500 W）；UV1201-紫外/可見分光光譜儀；pHS-3C型酸度計(jì)：WFH-204A型交直流紫外燈。實(shí)驗(yàn)試劑甲基橙、鹽酸、氫氧化鈉等均為分析純。

1.2實(shí)驗(yàn)步驟

（1） US法單獨(dú)處理甲基橙廢水，采用單因子法，研究反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、pH對處理效果的影響。

（2）考察US/UV法協(xié)同處理甲基橙廢水的處理效果。

2 結(jié)果與討論

2.1 US法單獨(dú)處理甲基橙廢水

2.1.1反應(yīng)時間對處理效果的影響

選用50 mg/L的甲基橙廢水為研究對象。反應(yīng)時間對甲基橙廢水COD去除率與脫色率影響如圖1所示?？梢钥闯鯟OD去除率和脫色率在反應(yīng)開始的40 min內(nèi)逐漸增加，當(dāng)反應(yīng)時間為40 min時，COD去除率為67.2%，脫色率為73.8%，之后的20 min內(nèi)，去除效果提升緩慢。分析是由于反應(yīng)后期，甲基橙濃度逐步降低，與超聲系統(tǒng)中的自由基碰撞概率下降，在無外界條件刺激的情況下，去除效果基本維持不變。

2.1.2反應(yīng)溫度對處理效果的影響

在20℃，30℃，40℃，50℃的條件下，分別處理50 mg/L的甲基橙廢水，反應(yīng)40 min后，測定其COD去除率與脫色率，結(jié)果如圖2所示。反應(yīng)的溫度對甲基橙廢水的處理效果基本無影響，因此反應(yīng)過程在常溫下進(jìn)行即可。

2.1.3 pH對處理效果的影響

利用鹽酸、氫氧化鈉控制反應(yīng)液pH，處理50 mg/L的甲基橙廢水，反應(yīng)時間為40 min，考查pH對處理效果的影響，結(jié)果如圖3所示。

可以看出，pH在3-7范圍內(nèi)，COD去除率可達(dá)到80%以上，當(dāng)pH>7時，COD去除率僅為50%左右；pH在2-8范圍內(nèi)，脫色率可達(dá)到80%以上。經(jīng)測定，10 mg/L的甲基橙廢水的初始pH為3.14。隨著反應(yīng)進(jìn)行，pH無明顯變化，因此處理過程中無需額外添加藥劑調(diào)節(jié)pH。

2.1.4結(jié)果

對于50mg/L的低濃度甲基橙廢水，最適反應(yīng)時間為40 min；反應(yīng)溫度對反應(yīng)過程無明顯影響；pH在3-7范圍內(nèi)時，COD去除率與脫色率最佳，pH>7時，不利于甲基橙的去除。

2.2 US/UV法協(xié)同處理甲基橙廢水

利用頻率50 kHz、電功率500 W的超聲波與254 nm的紫外光協(xié)同處理50 mg/L的甲基橙廢水，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

可見，COD去除率與脫色率都高于US法單獨(dú)處理甲基橙廢水，在反應(yīng)時間為40 min時，US/UV法的COD去除效率為74.8%，脫色率為75.9%； US法的COD去除率為67.3%，脫色率為73.8%。分析認(rèn)為，紫外光激發(fā)了更多的自由基產(chǎn)生，加快了反應(yīng)速率，增強(qiáng)反應(yīng)效率，因此，紫外光的加入有助

3 結(jié)語

超聲波法處理50 mg/L的甲基橙廢水的最適反應(yīng)時間為40 min；溫度對處理效果影響不大；pH在3-7范圍內(nèi)時，處理效果最佳，由于甲基橙廢水一般顯酸性，因此一般不需要調(diào)節(jié)反應(yīng)pH條件。

US/UV法協(xié)同處理甲基橙廢水的處理效果優(yōu)于US法，COD去除率與脫色率均顯著提高。

[參考文獻(xiàn)]

[1]劉 悅，張金毅，姜旭峰，等.超聲技術(shù)在水處理中的研究進(jìn)展和專利分析[J].廣州化工，2011（21）：26-30.

[2]高甲友.超聲技術(shù)降解水溶液中甲基紫水處理技術(shù)[J].水處理技術(shù)，2003（6）：352-354.

[3]邢鐵玲，CHU K H，陳國強(qiáng).超聲降解甲基橙的研究[J].中國給水排水，2006 （13）：102-104.

[4]梁山景，程建萍，陳長琦.功率超聲處理甲基橙廢水的實(shí)驗(yàn)研究[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010 （10）：1563-1566.