复合氧化法降解染料活性艳蓝p—3r探究

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1、复合氧化法降解染料活性艳蓝P—3R探究  摘要:以配制的活性艳蓝P-3R染料废水为研究对象,研究了复合氧化法O3/H2O2降解染料活性艳蓝P-3R的效果,并分析了反应时间、H2O2投加量、H2O2投加方式、pH值等各种因素对处理效果的影响。结果表明:O3/H2O2比单独O3反应的效果要好;反应时间越长,脱色率和TOC去除率也越大;H2O2投加量对氧化反应的影响很大,存在一个最佳投加量;总量相同的H2O2一次投加优于多次投加;pH值越大,去除率也越大;Na2CO3作为自由基清除剂在一定程度上抑制了O3/H2O2氧化。关键词:复合氧化;O3/H2O2;活性艳蓝P-3R;处理中

2、图分类号:X701文献标识码:A文章编号:1674-9944(2012)12-0031-041引言8印染废水具有水量大、有机污染物含量高、色度深、碱性大、水质变化大等特点,属难处理的工业废水。废水中含浆料、染料、助剂、表面活性剂等,可生化性较差。蒽醌染料仅次于偶氮染料,是纺织印染工业中使用量最大的一类活性染料[1]。它由于水溶性较高,不易吸附于活性污泥,并且具有极其稳定的化学结构,因此传统的废水处理工艺很难将其快速有效地分解。活性艳蓝P-3R是一种典型的蒽醌染料,可生化性较差,因此研究此类染料废水的处理方法具有重要的意义。O3具有很强的氧化性,在水中可产生的活泼的·OH,

3、与废水中有机物反应,使难降解的有机物被氧化成易降解的小分子的酸、醛等,最终氧化成CO2和H2O[2],但单独使用O3存在利用率低的问题。O3/H2O2复合氧化法具有氧化能力强和无选择性等优点,提高了O3的利用率,产生的·OH的氧化还原电位为2.80V,与大多数有机化合物反应时速率常数通常为106~109L/(mol·s),能有效地氧化降解水中的有机污染物[3,4]。本文将采用复合氧化法O3/H2O2降解活性艳蓝P-3R,并分析反应时间、H2O2投加量、H2O2投加方式、pH值等各种因素对处理效果的影响,为O3/H2O2复合氧化法在实际应用中提供研究基础。2试验部分2.1试

4、剂与仪器活性艳蓝P-3R为深蓝色粉末,易溶于水,最大吸收峰为590nm,其结构如图1所示。2.2装置与方法试验装置为直径8cm,高40cm的玻璃反应柱,装置如图2。8试验以纯氧作为臭氧发生器的气源。每次试验开始前,都要让臭氧发生器运行2min,使臭氧浓度稳定。产生的臭氧气体通过反应器底部的盘旋曝气头进行曝气,再将2L染料废水和H2O2加入反应器内,并开始计时。反应中按规定时间取样,取样口在反应器中下部,测定吸光度和TOC的变化。3结果与讨论3.1O3/H2O2体系的建立及不同方法的对比试验在初始质量浓度为200mg/L的活性艳蓝P-3R溶液2L,原始pH值为6.75,O3

5、流量为400mL/min,质量分数30%的H2O2投加量为2mL的条件下进行,反应20min取样,测定活性艳蓝P-3R的吸光度,计算其去除率。同时,考察H2O2、O3、O3/H2O2体系对活性艳蓝P-3R的降解效果结果,见图3。由图3可知,单独使用H2O2降解活性艳蓝P-3R的效率很低,只有2.12%;而单独使用O3降解活性艳蓝P-3R的效果相对比较明显,有83.16%。但是,O3/H2O2体系对活性艳蓝P-3R的降解效果最好,脱色率达到90.33%,且O3/H2O2体系的降解效果大于单独使用H2O2和O3之和,说明在反应过程中O3与H2O2相互促进催化分解。·OH是一种

6、极强的化学氧化剂,它的氧化电位比普通氧化剂(如臭氧、氯气、8过氧化氢)高,这意味着羟基自由基的氧化能力要大大高于普通化学氧化剂[5]。根据自由基氧化理论,H2O2可提供氧化性极强的羟基自由基·OH,对染料分子进行化学氧化,但是本实验中H2O2处理活性艳蓝P-3R的效率很低,这可能是因为:①H2O2的氧化还原电位与pH值有关,而本实验中活性艳蓝P-3R溶液pH值为6.75,受其酸性的影响,分解速率较低,因此单独使用H2O2时氧化作用不明显,此结果与刘中兴等人的研究结果一致[6]。②活性艳蓝P-3R的蒽醌结构与H2O2之间的相互作用较弱,因此H2O2对它的直接氧化效果较差。基

7、于上述原因,H2O2处理活性艳蓝P-3R的效率低下。比较而言,O3也具有强氧化性,与本有机物的反应速率较快,但臭氧与有机物的反应选择性较强,在低剂量和短时间内臭氧不可能使污染物完全矿化,且分解生成的中间产物会阻止臭氧的进一步氧化[7]。在O3/H2O2体系中,O3与H2O2协同作用产生更多具有极强氧化作用的·OH来去除水中的有机污染物。其氧化机理如下[8~11]:在此过程中,O3直接与有机物反应不是主导作用,而是利用O3分解产生的·OH来氧化有机物。H2O2会部分解离产生的HO2-可引发链反应生成更多的·OH自由基,能显著加快

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