臭氧-催化臭氧氧化在活性艷藍(lán)X-BR廢水處理中的應(yīng)用研究.pdf

1、活性艷藍(lán)X-BR色澤鮮艷、染色牢度高、水溶性好、價(jià)格適中，是一種廣泛使用的商品化活性染料。其生產(chǎn)廢水通常具有較高的CODCr值和色度，由于該染料溶解性大，分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，且含有芳香環(huán)等不易被微生物利用的基團(tuán)，故用傳統(tǒng)的混凝沉淀或生化法等水處理手段難以達(dá)到理想的處理效果。本文提出了以臭氧和催化臭氧氧化的方法處理活性艷藍(lán)X-BR廢水，以實(shí)驗(yàn)室自行配制的廢水為研究對(duì)象，考察了單獨(dú)臭氧氧化、過(guò)渡金屬離子均相催化臭氧氧化和負(fù)載型固體催化劑多相催化氧

2、化對(duì)于該模擬廢水的處理效果。實(shí)驗(yàn)同時(shí)還探討了臭氧氧化和催化臭氧氧化對(duì)于提高活性艷藍(lán)X-BR廢水可生化性的作用，揭示了將臭氧氧化與其他低成本水處理工藝聯(lián)合使用的可能性。 在單獨(dú)臭氧氧化活性艷藍(lán)X-BR實(shí)驗(yàn)中，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧濃度為13.1g/L，反應(yīng)器進(jìn)氣流量為6.5L/min，氧化反應(yīng)時(shí)間為30min。通過(guò)測(cè)定出水的紫外可見(jiàn)光譜、CODCr和Ph的變化情況可知，反應(yīng)結(jié)束時(shí)原染料分子中的共軛結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)基本被破壞，廢水脫色率

3、達(dá)到95％以上，CODCr去除率約為35％。由于原染料分子的氧化產(chǎn)物多為小分子有機(jī)酸，溶液酸化現(xiàn)象很明顯，Ph由初始的7.8降至3.4。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)還考察了臭氧在不同的初始Ph條件下對(duì)活性艷藍(lán)X-BR的氧化效果。結(jié)果表明，初始Ph=12時(shí)的氧化效果最好，Ph=7.8時(shí)次之，Ph=3.5時(shí)較差，但總體上來(lái)看酸性和中性條件下CODCr去除率的差異并不大。造成氧化效果差異的原因與臭氧分子在不同Ph條件下分解為·OH的難易程度有關(guān)。此外，為了闡述

4、臭氧氧化的反應(yīng)歷程，實(shí)驗(yàn)還測(cè)定了氧化過(guò)程中液相臭氧濃度的變化。 均相催化臭氧氧化實(shí)驗(yàn)中，研究了在濃度均為0.001mol/L時(shí)，F(xiàn)e2+、Fe3+、Cu2+、Ni2+、Mn2+和Ag+的催化效果。實(shí)驗(yàn)證明這幾種離子都具有催化臭氧氧化反應(yīng)的能力，其中以Ag+和Fe2+的催化效果最佳，相同的反應(yīng)條件下與單獨(dú)臭氧氧化相比，CODCr去除率提高了30％。為了進(jìn)一步闡述均相催化的反應(yīng)機(jī)理，實(shí)驗(yàn)選取催化性能較好的Fe2+和Fe3+為研究對(duì)

5、象，考察了它們?cè)诓煌跏糚h條件下的催化行為以及在酸性條件下的催化反應(yīng)過(guò)程中鐵元素在這兩種價(jià)態(tài)之間的轉(zhuǎn)化。研究結(jié)果表明，對(duì)于Fe2+和Fe3+來(lái)說(shuō)，酸性條件都有利于催化反應(yīng)的進(jìn)行，而隨著活性艷藍(lán)X-BR的周期性加入，F(xiàn)e2+與總鐵的濃度比值也呈現(xiàn)周期性變化。根據(jù)該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，本文提出了一種關(guān)于Fe2+和Fe3+均相催化臭氧氧化活性艷藍(lán)X-BR的機(jī)理假說(shuō)。 多相催化臭氧氧化實(shí)驗(yàn)中，以γ-Al2O3為載體，采用一次浸漬法分別制備了以

6、Fe、Cu、Ni、Mn為活性組分的固體催化劑Fe-01、Cu-01、Ni-01和Mn-01。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明Fe-01的催化效果最好，同樣反應(yīng)條件下，反應(yīng)終了時(shí)的CODCr去除率可達(dá)76％，Mn-01和Cu-01次之。實(shí)驗(yàn)還證實(shí)，在其他條件相同時(shí)，小粒徑載體制備的固體催化劑性能要好于大粒徑載體，這可能與有機(jī)物在催化劑表面和內(nèi)部的有效擴(kuò)散路徑有關(guān)。實(shí)驗(yàn)還采用SEM、BET和XRD對(duì)這幾種固體催化劑進(jìn)行了表征。 在可生化性實(shí)驗(yàn)中，分別