超声-内电解协同降解刚果红染料废水的研究.pdf

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1、第3O卷第6期东北电力大学学报Vo1．30．No．62010年l2月JournalOfNortheastDianliUniversityDec．．2010文章编号：1005—2992(2010)06—0O31—05超声一内电解协同降解刚果红染料废水的研究李静红，安营(东北电力大学化学31程学院，吉林吉林132012)摘要：对超声。铁屑协同体系降解刚果红染料废水进行了研究。考察了超声功率、铁屑投加量、溶液初始pH值对色度脱色率的影响。实验结果表明，超声-铁屑之间存在协同作用，处理刚果红染料废水的效果大于超声和铁屑单独处理的算术之和。500mg／L刚果红溶

2、液的最佳处理工艺条件为：超声功率为180w、铁屑投加量为15g、pH值为3．0，色度脱色率达到97％。关键词：超声一铁屑协同；微电解；刚果红．中图分类号：X703．1文献标识码：A染料废水由于色度大，难生物降解，因而是环境污染治理领域的难点和热点。目前，国内外处理染料废水主要用生化法，但由于染料废水难生物降解等特点，故成为废水处理领域一大难题。利用超声波降解水中的化学污染物是近年来发展起来的一项新型环境污染治理技术。该技术操作条件温和、降解速度快、适用范围广、可单独或与其他水处理技术联合使用，是一种有发展潜力和应用前景的技术．3J。但单纯超声波降解有机

3、物能耗高，处理效果不佳，目前的研究主要集中在和其它水处理技术联用方面。本实验采用超声一铁屑协同处理废水，设备简单、操作简便易行，而铁屑来源工厂的铁刨花，利用了工业废弃物，既节约实验成本，也不会对环境造成二次污染。1实验部分1．1主要仪器与试剂SK3310LHC超声波清洗器(上海科导超声仪器有限公司)；721型可见分光光度计(上海欣茂仪器有限公司)；pHS-2C型酸度计(上海大普仪器有限公司)；FA2004A电子天平(上海精天电子仪器有限公司)。刚果红(天津市纵横工贸有限公司化工试剂公司)，配成500mg／L模拟废水；盐酸(沈阳市华东试剂厂，分析纯)；氢

4、氧化钠(沈阳市华东试剂厂，分析纯)；叔丁醇(天津市瑞金特化学品有限公司，分析纯)。1。2实验装置本试验采用自制的实验反应装置。反应槽采用不锈钢网自制的圆柱形状反应槽，将铁屑放人反应槽里，用铁架台使反应槽悬挂在含有废水溶液的烧杯中，一起在超声波清洗器下振荡。1．3实验方法取300～500mg／L刚果红溶液于500mL烧杯中，用HCI和NaOH溶液调节pH，向反应槽中投加一收稿日期：201o—lO一14作者简介：李静红(1964一)，女，东北电力大学化学工程学院教授，主要从事环境污染治理技术研究．32东北电力大学学报第3O卷定量铁屑，在超声波作用下，每隔一

5、段时间取样，测定其吸光度。1．4分析方法实验效果以色度去除率表征。采用721型分光光度计在496nm处测定刚果红的吸光度。刚果红废水的脱色率计算如下：脱色率(％)=(A0-A1)／A0×100％，其中：A。为刚果红溶液的初始吸光度；A为刚果红溶液反应一定时间后的吸光度。2结果与讨论2．1超声波、铁屑以及两者协同处理效果比较分别采用超声、铁屑以及超声一铁屑协同对刚果红染料模拟废水进行处理，溶液不加任何酸碱调节pH值，反应时间为3h。结果如图l所示。图1表明，反应3h，单独使用超声时废水脱色率为3．25％，单独使用铁屑时废水脱色率为20．60％，两者协同时

6、脱色率为65．06％，两者协同处理效果比单独超声和铁屑算术之和提高41．21％，由此可以看出超声和铁屑有一定的协同作用。单独用超声处理效果不太明显，这可能因为超声空化效应产生的·OH数量有限所致，直接用超声处理染料废水，能量利用率低，大部分声能以热能的形式消耗掉，未能通过空化效应作用到染料分子上。图1超声、铁屑以及超声·铁屑协同处理对比单独铁屑处理较单独超声处理效果有明显的提高，这是由于铁屑本身含有铁颗粒和碳颗粒，当浸没在染料溶液中，由于碳的电位高，铁的电位低，构成完整的原电池回路，形成内部电解反应，与染料溶液中的有机物发生一系列氧化还原反应。两者协同

7、处理时，由于超声特有的空化效应，能够清洗铁屑表面，保持微电解反应中电子受体的供应，加速了反应过程中的传质作用，有助于反应的充分进行。2．2铁屑用量的影响溶液不加任何酸碱调节pH值，超声功率为180图2铁屑投加量对色度脱色率的影响W，反应时间为3h，调节铁屑的投加量分别为5g、l0g、l5g、20g进行试验，结果如图2所示。图2表明，在反应时间为180min时，当铁屑投加量为5g时，溶液色度脱色率达到28．53％；铁屑投加量由5g增至10g、15g时，色度脱色率仍在提高，最高达到60．20％；但铁屑量增加到20g时，色度去除率开始降低。这是因为在本试验中

8、，反应槽的底表面积一定，随着铁屑量的增加，铁屑由于堆积使比表面积降低，不能完全接触染料溶液，得