超聲-內(nèi)電解協(xié)同降解剛果紅染料廢水的研究.pdf

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1、第3O卷第6期東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)Vo1．30．No．62010年l2月JournalOfNortheastDianliUniversityDec．．2010文章編號(hào)：1005—2992(2010)06—0O31—05超聲一內(nèi)電解協(xié)同降解剛果紅染料廢水的研究李靜紅，安營(東北電力大學(xué)化學(xué)31程學(xué)院，吉林吉林132012)摘要：對(duì)超聲。鐵屑協(xié)同體系降解剛果紅染料廢水進(jìn)行了研究?？疾炝顺暪β?、鐵屑投加量、溶液初始pH值對(duì)色度脫色率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，超聲-鐵屑之間存在協(xié)同作用，處理剛果紅染料廢水的效果大于超聲和鐵屑單獨(dú)處理的算術(shù)之和。500mg／L剛果紅溶

2、液的最佳處理工藝條件為：超聲功率為180w、鐵屑投加量為15g、pH值為3．0，色度脫色率達(dá)到97％。關(guān)鍵詞：超聲一鐵屑協(xié)同；微電解；剛果紅．中圖分類號(hào)：X703．1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A染料廢水由于色度大，難生物降解，因而是環(huán)境污染治理領(lǐng)域的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。目前，國內(nèi)外處理染料廢水主要用生化法，但由于染料廢水難生物降解等特點(diǎn)，故成為廢水處理領(lǐng)域一大難題。利用超聲波降解水中的化學(xué)污染物是近年來發(fā)展起來的一項(xiàng)新型環(huán)境污染治理技術(shù)。該技術(shù)操作條件溫和、降解速度快、適用范圍廣、可單獨(dú)或與其他水處理技術(shù)聯(lián)合使用，是一種有發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景的技術(shù)．3J。但單純超聲波降解有機(jī)

3、物能耗高，處理效果不佳，目前的研究主要集中在和其它水處理技術(shù)聯(lián)用方面。本實(shí)驗(yàn)采用超聲一鐵屑協(xié)同處理廢水，設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便易行，而鐵屑來源工廠的鐵刨花，利用了工業(yè)廢棄物，既節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本，也不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。1實(shí)驗(yàn)部分1．1主要儀器與試劑SK3310LHC超聲波清洗器(上?？茖?dǎo)超聲儀器有限公司)；721型可見分光光度計(jì)(上海欣茂儀器有限公司)；pHS-2C型酸度計(jì)(上海大普儀器有限公司)；FA2004A電子天平(上海精天電子儀器有限公司)。剛果紅(天津市縱橫工貿(mào)有限公司化工試劑公司)，配成500mg／L模擬廢水；鹽酸(沈陽市華東試劑廠，分析純)；氫

4、氧化鈉(沈陽市華東試劑廠，分析純)；叔丁醇(天津市瑞金特化學(xué)品有限公司，分析純)。1。2實(shí)驗(yàn)裝置本試驗(yàn)采用自制的實(shí)驗(yàn)反應(yīng)裝置。反應(yīng)槽采用不銹鋼網(wǎng)自制的圓柱形狀反應(yīng)槽，將鐵屑放人反應(yīng)槽里，用鐵架臺(tái)使反應(yīng)槽懸掛在含有廢水溶液的燒杯中，一起在超聲波清洗器下振蕩。1．3實(shí)驗(yàn)方法取300～500mg／L剛果紅溶液于500mL燒杯中，用HCI和NaOH溶液調(diào)節(jié)pH，向反應(yīng)槽中投加一收稿日期：201o—lO一14作者簡(jiǎn)介：李靜紅(1964一)，女，東北電力大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院教授，主要從事環(huán)境污染治理技術(shù)研究．32東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)第3O卷定量鐵屑，在超聲波作用下，每隔一

5、段時(shí)間取樣，測(cè)定其吸光度。1．4分析方法實(shí)驗(yàn)效果以色度去除率表征。采用721型分光光度計(jì)在496nm處測(cè)定剛果紅的吸光度。剛果紅廢水的脫色率計(jì)算如下：脫色率(％)=(A0-A1)／A0×100％，其中：A。為剛果紅溶液的初始吸光度；A為剛果紅溶液反應(yīng)一定時(shí)間后的吸光度。2結(jié)果與討論2．1超聲波、鐵屑以及兩者協(xié)同處理效果比較分別采用超聲、鐵屑以及超聲一鐵屑協(xié)同對(duì)剛果紅染料模擬廢水進(jìn)行處理，溶液不加任何酸堿調(diào)節(jié)pH值，反應(yīng)時(shí)間為3h。結(jié)果如圖l所示。圖1表明，反應(yīng)3h，單獨(dú)使用超聲時(shí)廢水脫色率為3．25％，單獨(dú)使用鐵屑時(shí)廢水脫色率為20．60％，兩者協(xié)同時(shí)

6、脫色率為65．06％，兩者協(xié)同處理效果比單獨(dú)超聲和鐵屑算術(shù)之和提高41．21％，由此可以看出超聲和鐵屑有一定的協(xié)同作用。單獨(dú)用超聲處理效果不太明顯，這可能因?yàn)槌暱栈?yīng)產(chǎn)生的·OH數(shù)量有限所致，直接用超聲處理染料廢水，能量利用率低，大部分聲能以熱能的形式消耗掉，未能通過空化效應(yīng)作用到染料分子上。圖1超聲、鐵屑以及超聲·鐵屑協(xié)同處理對(duì)比單獨(dú)鐵屑處理較單獨(dú)超聲處理效果有明顯的提高，這是由于鐵屑本身含有鐵顆粒和碳顆粒，當(dāng)浸沒在染料溶液中，由于碳的電位高，鐵的電位低，構(gòu)成完整的原電池回路，形成內(nèi)部電解反應(yīng)，與染料溶液中的有機(jī)物發(fā)生一系列氧化還原反應(yīng)。兩者協(xié)同

7、處理時(shí)，由于超聲特有的空化效應(yīng)，能夠清洗鐵屑表面，保持微電解反應(yīng)中電子受體的供應(yīng)，加速了反應(yīng)過程中的傳質(zhì)作用，有助于反應(yīng)的充分進(jìn)行。2．2鐵屑用量的影響溶液不加任何酸堿調(diào)節(jié)pH值，超聲功率為180圖2鐵屑投加量對(duì)色度脫色率的影響W，反應(yīng)時(shí)間為3h，調(diào)節(jié)鐵屑的投加量分別為5g、l0g、l5g、20g進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果如圖2所示。圖2表明，在反應(yīng)時(shí)間為180min時(shí)，當(dāng)鐵屑投加量為5g時(shí)，溶液色度脫色率達(dá)到28．53％；鐵屑投加量由5g增至10g、15g時(shí)，色度脫色率仍在提高，最高達(dá)到60．20％；但鐵屑量增加到20g時(shí)，色度去除率開始降低。這是因?yàn)樵诒驹囼?yàn)中

8、，反應(yīng)槽的底表面積一定，隨著鐵屑量的增加，鐵屑由于堆積使比表面積降低，不能完全接觸染料溶液，得