二氧化氯催化氧化处理染料废水的研究

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1、二氧化氯催化氧化处理染料废水的研究论文作者：王鑫华陈建林杨凯李启良摘要：论述了二氧化氯催化氧化处理染料模拟废水的处理效果，研究了影响催化氧化的几个主要因素。试验结果表明，在自制催化剂作用下，ClO2催化氧化处理三种染料模拟废水的CODCr平均去除率达88.6%。通过催化氧化实验确定了ClO2催化氧化处理三种染料模拟废水的最佳工艺条件为：氧化剂用量为0.2mg/mL，pH=3～7，催化剂4.0g，反应时间45min。催化剂可以重复使用5～6次以上。关键词：二氧化氯染料模拟废水催化氧化　　催化氧化法是近年来发展起来的水处理高级氧化技术之一，它是在化

2、学氧化法的基础上改进、发展起来的，并逐渐成为研究的一个热点。利用催化氧化法处理印染、染料废水的报道很多[1～9]。常用的氧化剂有O3、H2O2、NaClO3及ClO2等，其中，二氧化氯是一种新型高效氧化剂，在水处理氧化消毒及造纸、纸浆工业的漂白等行业使用较为广泛，对染料废水也具有很好的脱色效果[3]。本文以二氧化氯作氧化剂，自制催化剂，催化氧化处理几种染料模拟废水，取得了满意的效果。　　1实验部分　　1.1实验药品与材料　　硝酸铜、硝酸镍、硝酸锌、硝酸锰、硝酸钾(AR)；氢氧化钠与浓盐酸(AR)；粒状活性炭（北京光华活性炭厂），γ-Al2O3(

3、AR)。　　本实验采用配制的染料模拟废水，活性艳蓝（模拟废水Ⅰ），其CODCr为598mg/L；阳离子艳红X-5GN（模拟废水Ⅱ），其CODCr为645mg/L；分散兰2BLN（模拟废水Ⅲ），其CODCr为682mg/L。　　采用化学法[3]制取一定浓度的二氧化氯水溶液。　　1.2催化剂的制备　　（1）活性炭为载体催化剂：活性炭用浓度为6%的硝酸盐溶液浸渍24h，抽滤出浸余液，水洗后晾干，然后在85℃下干燥2h并置于120℃烘箱6h后，放于260～300℃马弗炉中恒温12h，得7种催化剂分别为1＃Mn/AC、2＃Ni/AC、3＃Zn/AC、4＃

4、Cu/AC、5＃Cu-Ni/AC、6＃Cu-Ni-K/AC、7＃AC。　　（2）γ-Al2O3为载体催化剂：浸渍过程与活性炭载体催化剂相同，将负载后的载体在85℃下干燥12h，在450℃下灼烧4h，得2种催化剂为：8＃Zn-Ni/γ-Al2O3、9＃Ni/γ-Al2O3。　　1.3实验步骤　　（1）二氧化氯化学氧化实验：不加催化剂，直接用二氧化氯氧化处理染料模拟废水，重点考察反应时间、溶液的pH及氧化剂用量对氧化处理效果的影响。　　（2）催化剂的筛选实验：将自制的九种催化剂与二氧化氯组成催化氧化体系，对染料模拟废水进行催化氧化处理实验，筛选最佳

5、的催化剂。　　（3）催化氧化实验：重点考察催化剂投加剂量、氧化剂投加量、溶液的pH、反应时间对模拟废水的催化氧化处理，确定最佳工艺条件。　　2结果与讨论　　2.1二氧化氯化学氧化实验结果与讨论　　取三种模拟废水，投加不同剂量的二氧化氯溶液，调节反应的pH，在室温下振荡反应一段时间，测定反应后溶液的CODCr值，计算CODCr去除率。确定了最佳的工业条件为：二氧化氯投量2.0%（1.0%的水溶液）、反应时间60min、反应的pH为3～5。在此工艺条件下重复实验5次，结果见表1。　　表1化学氧化模拟废水实验结果　　模拟废水　　CODCr去除率/%　

6、　1　　2　　3　　4　　5　　平均　　模拟废水Ⅰ　　21.4　　20.9　　20.7　　21.8　　21.2　　21.2　　模拟废水Ⅱ　　22.0　　22.4　　22.9　　23.1　　22.3　　22.5　　模拟废水Ⅲ　　24.3　　24.7　　24.5　　24.8　　25.1　　24.7　　从表1数据说明，二氧化氯氧化模拟染料废水处理效果稳定，但CODCr去除率较低，且对三种不同的染料废水没有明显差异。　　2.2催化氧化实验的实验结果与讨论　　2.2.1催化剂优选实验　　分别取模拟废水Ⅰ和Ⅱ各100mL，投加二氧化氯溶液2mL（1.0%的

7、水溶液）和自制催化剂（浸渍染料废水）4.0g，调节水样的pH＝3～5，室温下振荡反应60min。测定反应后的CODCr值，计算CODCr去除率，结果见表2。　　从表2结果可知，加入催化剂对模拟废水进行催化氧化的效果良好，CODCr去除率明显升高，除1＃Mn/AC和7＃AC外，对模拟废水Ⅰ和模拟废水Ⅱ的CODCr去除率均在70%以上，特别是2＃(Ni/AC)催化剂对两种模拟废水的CODCr去除率率最好，分别达83.6%和88.5%。因此，确定2＃(Ni/AC)催化剂为最佳催化剂。　　表2催化剂筛选实验结果　　催化剂　　模拟废水Ⅱ　　模拟废水Ⅰ　　

8、CODCr/(mg·L-1)　　去除率/%　　CODCr/(mg·L-1)　　去除率/%　　1＃　　2＃　　3＃　　4＃　　5＃　　6＃　　7＃　　8