微電解-Fenton氧化法處理染料廢水及其降解歷程的研究.pdf

1、染料廢水一般具有污染物濃度高、色度大、成分復雜、難降解等特點，是一種典型的難降解有機廢水，傳統(tǒng)的廢水處理技術難以實現(xiàn)對其達標排放。因此，研發(fā)一種高效、經(jīng)濟、適用的染料廢水處理技術并探討其作用機理，對于染料印染行業(yè)的廢水處理具有積極深遠的意義。
　　本文以四種典型的染料活性艷橙X-GN、直接桃紅12B、活性艷藍X-BR、羅丹明B作為研究對象，采用鐵碳微電解-Fenton氧化法對染料水進行處理研究，包括以下四方面內(nèi)容:(1)對模擬染料

2、廢水采用鐵碳微電解及Fenton試劑氧化聯(lián)合方法進行處理研究;(2)對聯(lián)合方法降解各種染料的特性、條件進行深入研究;(3)對鐵碳微電解及Fenton試劑氧化法處理染料的降解歷程分別進行深入的探討;(4)對聯(lián)合工藝處理實際印染廢水的工藝條件進行初步探討。
　　通過上述實驗研究與理論分析，論文獲得了如下研究成果:
　　(1)鐵碳微電解法能有效地對模擬染料廢水進行脫色降解，其最佳反應條件為:對于300mL濃度為2g/L的直接桃紅1

3、2B染料水，初始pH值為3±0.1，鐵屑投加量為10g，鐵碳比為1∶1.1，反應時間為90min，COD的去除率達到了63.4％;對于300mL濃度為4g/L的活性艷橙X-GN染料水，初始pH值為2±0.1，鐵屑投加量為10g，鐵碳比為1∶1.2，反應時間為90min，COD的去除率達到了62.3％;對于300mL濃度為4g/L的活性艷藍X-BR染料水，初始pH值為2±0.1，鐵屑投加量為10g，鐵碳比為1∶1.1，反應時間為90min

4、，COD的去除率達到了55.4％;對于300mL濃度為2g/L的羅丹明B染料水，初始pH值為3±0.1，鐵屑投加量為10g，鐵碳比為1∶1.0，反應時間為120min，COD的去除率達到了36.8％。在最佳實驗條件下，各染料水的色度去除率都大于80％。
　　(2)鐵碳微電解-Fenton氧化法處理染料水的最佳條件組合為:對于經(jīng)微電解處理后的300mL濃度為2g/L的直接桃紅12B染料水，F(xiàn)enton氧化過程中雙氧水的最佳投加量為3

5、7mmol/L，最佳pH值為3±0.1，F(xiàn)enton試劑最佳作用時間為30min，其COD和色度去除率可分別達到83.7％和93.1％;對于經(jīng)微電解處理后的300mL濃度為4g/L的活性艷橙X-GN染料水，F(xiàn)enton氧化過程中雙氧水的最佳投加量為34mmol/L，最佳pH值為3±0.1，F(xiàn)enton試劑最佳作用時間為30min，其COD和色度去除率可分別達到84.8％和95.1％;對于經(jīng)微電解處理后的300mL濃度為4g/L的活性艷藍

6、X-BR染料水，F(xiàn)enton氧化過程中雙氧水的最佳投加量為38mmol/L，最佳pH值為3±0.1，F(xiàn)enton試劑最佳作用時間為30min，其COD和色度去除率可分別達到85.9％和95.2％;對于經(jīng)微電解處理后的300mL濃度為2g/L的羅丹明B染料水，F(xiàn)enton氧化過程中雙氧水的最佳投加量為55mmol/L，最佳pH值為3±0.1，F(xiàn)enton試劑最佳作用時間為30min，其COD和色度去除率可分別達到81.6％和91.2％。<

7、br>　　(3)利用UV、IR、HPLC-MS的譜圖分析手段研究鐵碳微電解-Fenton氧化法降解直接桃紅12B、活性艷橙X-GN、活性艷藍X-BR、羅丹明B的降解歷程，揭示了偶氮、蒽醌及羅丹明類染料的降解規(guī)律。
　　鐵碳微電解法處理染料過程中通過各種作用破壞了染料的共軛基團結構而使其脫色，但并未使染料結構式中的苯環(huán)、萘環(huán)等發(fā)生開環(huán)降解，并未使染料發(fā)生徹底降解。
　　Fenton試劑產(chǎn)生的羥基自由基具有很強的氧化性，可以將各

8、種染料徹底氧化降解。對于偶氮染料，羥基自由基首先攻擊電子云密度較高的基團，特別是偶氮鍵附近的基團，使其發(fā)色基團結構遭到破壞，從而使染料脫色;然后攻擊更易于發(fā)生氧化反應的基團如萘環(huán)、苯環(huán)等;最后降解三嗪結構。對于蒽醌類染料，由于蒽醌環(huán)的電子云密度要高于其他的苯環(huán)及三嗪結構，所以羥基自由基首先攻擊蒽醌環(huán)附近的生色基團，使其遭到破壞而脫色;然后是攻擊更易于發(fā)生氧化反應的基團，如萘醌、苯環(huán)等;最后降解三嗪結構。對于羅丹明類的染料，羥基自由基首先

9、攻擊其結構中雜環(huán)兩側的乙基，使染料結構逐步脫去乙基，導致結構分解，雜環(huán)斷裂，染料脫色，并生成多種芳香酸;然后羥基自由基再攻擊芳環(huán)，使其開環(huán)降解。各種染料的降解中間產(chǎn)物再經(jīng)過一系列反應過程最終礦化為無機物質。
　　本文通過對鐵碳微電解-Fenton氧化處理模擬染料廢水及實際廢水的實驗研究，獲得了鐵碳微電解-Fenton氧化技術降解各類主要染料的降解特性、降解歷程、降解規(guī)律以及實際廢水處理的最適宜條件等方面的研究成果。這些研究成果不但

10、為將鐵碳微電解-Fenton氧化技術發(fā)展成為高效、經(jīng)濟的染料及印染廢水處理技術和今后實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化提供實驗基礎和理論指導，而且可對該類技術處理染料廢水的工藝設計和運行過程的優(yōu)化提供參考，具有重要的指導意義。
　　本論文的創(chuàng)新性如下:首先，對采用鐵碳微電解及Fenton試劑氧化聯(lián)合方法處理降解各種染料的特性、條件進行了深入研究，掌握了該聯(lián)合處理技術降解污染物的反應規(guī)律及最佳條件組合，探索出了一套對染料及印染廢水進行達標處理的聯(lián)合技術方法

11、;其次，在國內(nèi)首次同時運用UV、IR、HPLC-MS的譜圖分析手段對鐵碳微電解及Fenton反應降解直接桃紅12B、活性艷橙X-GN、活性艷藍X-BR、羅丹明B等染料的中間產(chǎn)物及最終產(chǎn)物進行檢測、分析、判斷，各種方法互相佐證，大大提高了分析檢測結果的準確度及可信度，在此基礎上揭示了各染料降解的機理，并準確推測出了各種染料的降解歷程，從而獲得鐵碳微電解-Fenton氧化處理上述各類染料廢水過程中污染物降解的基本規(guī)律，為探索多環(huán)芳烴類染料的