内电解法处理偶氮染料废水

Posted 2023-01-12 偶氮染料

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采用內電解法處理偶氮染料廢水。正交實驗結果表明，鑄鐵鐵屑加入量對廢水脫色率的影響最大，其次是酸性反應pH，再次是鹼性反應pH，最后是鹼性反應時間。最佳處理工藝條件為：鑄鐵鐵屑加入量10g，酸性反應pH2.0，鹼性反應pH7.0，鹼性反應時間10min。此條件下脫色率達98.89%。鑄鐵鐵屑使用6次后對廢水的脫色率明顯下降，將使用6次后的鑄鐵鐵屑活化，活化后廢水脫色率由86.80%提高至93.83%。
[關鍵詞]內電解法；偶氮染料；廢水處理
偶氮染料廢水化學性質穩定、成分复雜、色度高，較難處理，且處理費用高。國內外學者對偶氮染料廢水的處理方法進行了大量的研究[2，3]，主要有吸附法、絮凝沉淀法、化學氧化法、電解法、生物法及這些方法的組合。
本工作采用內電解法，用廢棄的鑄鐵鐵屑處理偶氮染料廢水(簡稱廢水)。研究了鑄鐵鐵屑加入量、酸性反應pH、鹼性反應pH、鹼性反應時間等因素對廢水脫色率的影響。通過正交實驗找出廢水處理的最佳操作條件。
1 實驗部分
1.1 廢水水質
某染料厂偶氮染料廢水，pH為7.01，色度為0.19(380nm處分光光度計讀數)。
1.2 材料、試劑和設備
鑄鐵鐵屑取自武漢理工大學校辦机械厂机床加工廢棄物，取18目篩下物。重鉻酸鉀、硫酸亞鐵銨、HCl、NaOH：分析純。配制0.250mol/L重鉻酸鉀溶液和0.10mol/L硫酸亞鐵銨標准溶液備用。
800型電動离心机：江蘇龍崗醫療器械厂；721型分光光度計：上海第三分析儀器厂；UV-2102PC型紫外-可見分光光度計：美國UNICO公司；ORZ0N818型精密pH計：美國奧立龍公司；BP210S型電子天平：德國賽多利斯公司。
1.3 實驗方法
稱取定量鑄鐵鐵屑，置于100mL燒杯中，用一定量0.1mol/L的HCl溶液浸泡，用玻璃棒攪拌清洗30min，然后用大量蒸餾水清洗。分別取50mL廢水置于各燒杯中。并將清洗后的鑄鐵鐵屑按編號放入不同燒杯中，用玻璃棒攪拌10min，使鑄鐵鐵屑
与廢水充分接触。用HCl溶液調廢水pH至實驗所需值，充分攪拌約30min。用NaOH溶液調廢水pH至實驗所需值。在電動离心机上以2000r/min的轉速离心分离一定時間，取上層清液用分光光度計在最大可見吸收波長(380nm)處測定吸光度，計算廢水的脫色率。
2 結果与討論
2.1 正交實驗結果
根据內電解法的机理：Fe2+的產生及溶液中發色基團的破坏需在酸性條件進行，而廢水中原有懸浮物及通過內電解產生的不溶物的吸附凝聚需在鹼性條件下進行，故反應需分別調節酸性反應條件和鹼性反應條件的pH。
由文獻可知，影響廢水色度去除的主要因素有：鑄鐵鐵屑加入量和鹼性反應時間。根据前期靜態單因子實驗已初步确定了廢水處理的操作條件，為進一步确定最佳處理條件，選用L9(34)正交表考察鑄鐵鐵屑加入量、酸性反應pH、鹼性反應pH、鹼性反應時間對廢水處理效果的影響。正交實驗因素水平如表1所示，實驗結果見表2。

從正交實驗結果的极差分析中可見，所選定的影響因素中，鑄鐵鐵屑加入量對廢水脫色率的影響最大，其次是酸性反應pH，再次是鹼性反應pH，最后是鹼性反應時間。由表2的极差分析部分确定最佳處理工藝條件為：鑄鐵鐵屑加入量10g，酸性反應pH4.0，鹼性反應pH7.0，鹼性反應時間10min。實驗測得此條件下對廢水的脫色率為98.89%。
2.2 紫外-可見吸收光譜分析
原始廢水的紫外-可見吸收光譜見圖1。由圖1可見，在316，558nm處有兩個特征峰，分別是環結构和偶氮鍵的特征峰。
在正交實驗8#條件下處理后廢水的紫外-可見吸收光譜見圖2。由圖2可見，脫色處理后的廢水在可見區的特征峰基本消失，而在250nm處出現了一個新的吸收峰，由于染料初始濃度較高，該波長附近的吸收峰較大，說明偶氮結构被還原后生成了一种新的結构，該結构可能為氫化偶氮。圖2中310nm處的特征峰還存在，但峰值有所降低，說明还原处理时循环结构的破坏不明显.

2.3 鑄鐵鐵屑回用次數對廢水脫色率的影響
取50mL廢水，分別加入不同回用次數的鑄鐵鐵屑，在鑄鐵鐵屑加入量為10g、酸性反應pH為2.0的條件下，用六聯攪拌器以150r/min攪拌反應10min，將反應后的廢水pH調至7.0，反應10min后，取上層清液測定吸光度。鑄鐵鐵屑回用次數對廢水脫色率的影響見表3。由表3可見，鑄鐵鐵屑回用1次的廢水脫色率与回用4次的廢水脫色率有一定的差別，但不顯著。這是因為，在反應初期，即使表面覆蓋了氧化物而被部分鈍化的鑄鐵鐵屑仍有足夠的鐵來參与氧化還原反應而使廢水脫色，但鑄鐵鐵屑量有一定的損失。多次重复使用后，部分沒有被鈍化的鑄鐵鐵屑表面不斷溶出Fe!2$+%，'持(續)產*生+水，解-產.物/并0覆1蓋2在3鑄4鐵5鐵6屑7表8面9，：使；鑄鐵鐵屑層參与反應的有效面積顯著減少，廢水脫色率下降。

由表3和表4可見，鑄鐵鐵屑使用6次后對廢水的脫色率明顯下降，將使用6次后的鑄鐵鐵屑活化，活化后鑄鐵鐵屑對廢水的脫色率由86.80%提高至93.83%，活化后的鑄鐵鐵屑很難恢复到反應初期的水平。
3結論
a)采用內電解法處理含偶氮染料廢水。正交實驗結果可見，所選定的影響因素中，鑄鐵鐵屑加入量對廢水脫色率的影響最大，其次是酸性反應pH，再次是鹼性反應pH，最后是鹼性反應時間。由此确定最佳工藝條件為：鑄鐵鐵屑加入量10g，酸性反應pH2.0，鹼性反應pH7.0，鹼性反應時間10min，此時的脫色率達到98.89%。
鑄鐵鐵屑使用具次后对废水的脱色率明显下降，將使用6次后的鑄鐵鐵屑活化，活化后廢水脫色率由86.80%提高至93.83%，活化后的鑄鐵鐵屑很難恢复到反應初期的水平。
參考文獻
1 李庄，曾光明.偶氮染料廢水處理研究現狀及其發展方向.湖南化工，2000，30
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2 楊蘊哲，楊衛身，楊鳳林等.電化學法處理高含鹽活性染料廢水的研究.化工環保，2005，25
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3 蘆國營，張朝暉，周曉云.生物吸附在染料廢水處理中的應用研究.化工環保，2005，25
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4 王永廣，楊劍峰.微電解技術在工業廢水處理中的研究和應用.環境污染治理技術与設備，2002，3
(4)：69～72
5 張慶芳，王有樂.內電解法脫色的最佳工藝條件确定.蘭州理工大學學報，2004，30
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6 張亞靜，應金英，陳曉峰.鐵炭內電解法處理印染廢水.環境污染与防治，2000，22
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