三苯甲烷染料废水处理技术

Posted 2023-01-13 品红

篇首语：积土而为山，积水而为海。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了三苯甲烷染料废水处理技术相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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、有毒等特点，属难处理的工业废水。三苯甲烷类染料是继偶氮染料、蒽醌染料之后使用量第三大的染料，在生产、使用过程中产生大量废水。此类废水颜色深，难以生物降解，严重污染环境。到目前为止，染料废水的脱色问题一直没有得到较为有效的处理。高铁酸盐具有氧化、吸附和絮凝等多种功能，是一种新型的绿色环保水处理剂。近年来，高铁酸盐在染料废水处理中被广泛应用。吴志敏等在常温下采用高铁酸钾（K2FeO4）降解50 mg/L 酸性红B，在高铁酸钾投加量为70 mg/L，pH 值为6～10 的条件下，色度去除率可达100％。李亚峰等采用高铁酸钾降解酸性大红，在最佳工艺条件下，即原水初始pH值为5．6，高铁酸钾与酸性大红的质量比为120∶25，反应时间为15 min，废水初始质量浓度为25mg/L 时，色度去除率达到96％。高铁酸钾具有明显的脱色效果，但将其应用于结晶紫和碱性品红染料废水的处理未见报道。因此，本文采用高铁酸钾氧化处理结晶紫和碱性品红模拟染料废水，考察其投加量、反应温度、染料浓度和反应时间对脱色效果的影响。

1 材料与方法

1．1 试验试剂

结晶紫（分析纯），碱性品红（分析纯），高铁酸钾（自制，纯度为98％）。

1．2 试验仪器

722 光栅分光光度计；集热式恒温加热磁力搅拌器；AL104 电子天平。

1．3 分析方法

在染料的最大吸收波长（结晶紫和碱性品红的最大吸收波长分别为584 nm 和543 nm）下测定吸光度A。在试验所选用的浓度范围内，结晶紫和碱性品红溶液的吸光度与浓度成正比。染料脱色率由式（1）计算。

x = （A0 - At）/A0 × 100% （1）

式中：x——脱色率，％；

A0、At——反应前、后染料的吸光度。

1．4 试验方法

取一定量的染料，用蒸馏水配制成模拟染料废水。取100 mL 模拟染料废水置于500 mL 烧杯中，将烧杯置于放置有温控探头的水浴容器中，恒定温度下加入高铁酸钾进行氧化降解反应。反应过程中每隔一定时间取样分析染料的吸光度，计算染料的脱色率。若无特别说明，每次处理的结晶紫和碱性品红溶液的质量浓度均为50 mg/L，原始溶液pH值分别为7．0 和6．5，不调pH 值。

2 结果与讨论

2．1 高铁酸钾投加量的影响

分别以50 mg/L 的结晶紫和碱性品红废水为反应溶液，在20 ℃恒温下，考察高铁酸钾投加量对结晶紫和碱性品红脱色率的影响，试验结果见图1和图2。

由图1 和图2 可以看出，随着高铁酸钾投加量的增加，结晶紫和碱性品红的脱色率上升；而高铁酸钾投加量继续增加，脱色率反而下降。这是因为高铁酸钾的FeO42-所含有的中心原子Fe 以六价形式存在，在pH 值为1～14 时都有较强的氧化性。在酸性溶液中，其氧化还原电位高达1．9 V；在碱性溶液中，其氧化还原电位为0．72 V，可以有效地氧化降解染料，还原后生成的Fe3+是一种絮凝剂，其水解产物Fe（OH）3具有很好的吸附作用。这是因为随着高铁酸钾投加量的增加，溶液呈碱性，高铁酸钾的氧化电位下降，均导致其氧化性减弱，所以脱色率反而下降。试验结果表明：高铁酸钾降解结晶紫的最佳投加量为200 mg/L，脱色率为74．6％；采用高铁酸钾降解碱性品红，最佳投加量为100 mg/L，脱色率为94．3％。

2．2 反应温度的影响

分别以50 mg/L 的结晶紫和碱性品红废水为反应溶液，高铁酸钾投加量分别为200 和100 mg/L，考察反应温度对脱色率的影响，试验结果见图3 和图4。

2．3 染料浓度的影响

根据高铁酸钾降解50 mg/L 结晶紫的最佳投加量（200 mg/L）可确定高铁酸钾与结晶紫的质量比为4∶ 1，恒温60 ℃，考察结晶紫质量浓度（20 ～ 50mg/L）变化对脱色率的影响，试验结果见图5。通过高铁酸钾降解50 mg/L 碱性品红的最佳投加量（100 mg/L）可确定高铁酸钾与碱性品红的质量比为2∶ 1，恒温30 ℃，考察碱性品红质量浓度（20 ～ 50mg/L）变化对脱色率的影响，试验结果见图6。

由图5 和图6 可看出，当高铁酸钾与染料的质量比一定时，染料浓度对结晶紫和碱性品红的脱色率没有明显影响，均可达到90％以上。这是因为高铁酸钾在反应过程中，Fe（Ⅵ）能被氧化为Fe（Ⅴ）和Fe（Ⅳ），而Fe（Ⅴ）和Fe（Ⅳ）的氧化能力更强，它们与污染物质的反应速率比Fe（Ⅵ）快3～5 个数量级，并且较强的氧化性能更容易地使结晶紫和碱性品红的发色基团发生断裂而达到脱色的目的。

2．4 反应时间的影响

反应时间与脱色率之间的关系如图1 ～图6 所示，在投加高铁酸钾的前5 min 内，大部分染料被快速氧化降解；5～20 min 内有一部分染料仍被缓慢氧化降解；20 min 以后，染料浓度的变化基本稳定。0～5 min 时染料脱色快的主要原因是高铁酸钾的强氧化作用打断了结晶紫和碱性品红的生色基，并使助色基脱落，使结晶紫和碱性品红失去了显色能力。10 min 后还有少量色度去除是由于生成了Fe（OH）3矾花，它具有较强的絮凝作用，可将部分色度混凝去除。。

3 结论

（1）采用高铁酸钾脱色结晶紫和碱性品红废水是可行的，50 mg/L 的结晶紫和碱性品红在最佳条件下的脱色率分别是91．0％和95．2％，碱性品红比结晶紫更容易被氧化降解。

（2）高铁酸钾分别降解50 mg/L 结晶紫和碱性品红时，氧化剂最佳投加量分别为200 和100 mg/L，最佳降解温度分别为60 和30 ℃；当染料质量浓度低于50 mg/L 时，在最佳条件下，染料脱色率几乎不受影响。