【集萃網(wǎng)觀察】偶氮染料廢水化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、成分復(fù)雜、色度高,較難處理,且處理費(fèi)用高[1]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)偶氮染料廢水的處理方法進(jìn)行了大量的研究[2,3],主要有吸附法、絮凝沉淀法、化學(xué)氧化法、電解法、生物法及這些方法的組合。 本工作采用內(nèi)電解法,用廢棄的鑄鐵鐵屑處理偶氮染料廢水(簡(jiǎn)稱廢水)。研究了鑄鐵鐵屑加入量、酸性反應(yīng)pH、鹼性反應(yīng)pH、鹼性反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)廢水脫色率的影響。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)找出廢水處理的最佳操作條件。
1 實(shí)驗(yàn)部分 1.1 廢水水質(zhì) 某染料廠偶氮染料廢水,pH為7.01,色度為0.19(380nm處分光光度計(jì)讀數(shù))。 1.2 材料、試劑和設(shè)備 鑄鐵鐵屑取自武漢理工大學(xué)校辦機(jī)械廠機(jī)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(biāo)準(zhǔn)溶液備用。 800型電動(dòng)離心機(jī):江蘇龍崗醫(yī)療器械廠;721型分光光度計(jì):上海第三分析儀器廠;UV-2102PC型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì):美國(guó)UNICO公司;ORZ0N818型精密pH計(jì):美國(guó)奧立龍公司;BP210S型電子天平:德國(guó)賽多利斯公司。 1.3 實(shí)驗(yàn)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(hào)放入不同燒杯中,用玻璃棒攪拌10min,使鑄鐵鐵屑與廢水充分接觸。用HCl溶液調(diào)廢水pH至實(shí)驗(yàn)所需值,充分?jǐn)嚢杓s30min。用NaOH溶液調(diào)廢水pH至實(shí)驗(yàn)所需值。在電動(dòng)離心機(jī)上以2000r/min的轉(zhuǎn)速離心分離一定時(shí)間,取上層清液用分光光度計(jì)在最大可見(jiàn)吸收波長(zhǎng)(380nm)處測(cè)定吸光度,計(jì)算廢水的脫色率[2]。
2 結(jié)果與討論 2.1 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果 根據(jù)內(nèi)電解法的機(jī)理[4]:Fe2+的產(chǎn)生及溶液中發(fā)色基團(tuán)的破壞需在酸性條件進(jìn)行,而廢水中原有懸浮物及通過(guò)內(nèi)電解產(chǎn)生的不溶物的吸附凝聚需在鹼性條件下進(jìn)行,故反應(yīng)需分別調(diào)節(jié)酸性反應(yīng)條件和鹼性反應(yīng)條件的pH。 由文獻(xiàn)[5]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(yīng)時(shí)間。根據(jù)前期靜態(tài)單因子實(shí)驗(yàn)已初步確定了廢水處理的操作條件,為進(jìn)一步確定最佳處理?xiàng)l件,選用L9(34)正交表考察鑄鐵鐵屑加入量、酸性反應(yīng)pH、鹼性反應(yīng)pH、鹼性反應(yīng)時(shí)間對(duì)廢水處理效果的影響。正交實(shí)驗(yàn)因素水平如表1所示,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。
從正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果的極差分析中可見(jiàn),所選定的影響因素中,鑄鐵鐵屑加入量對(duì)廢水脫色率的影響最大,其次是酸性反應(yīng)pH,再次是鹼性反應(yīng)pH,最后是鹼性反應(yīng)時(shí)間。由表2的極差分析部分確定最佳處理工藝條件為:鑄鐵鐵屑加入量10g,酸性反應(yīng)pH4.0,鹼性反應(yīng)pH7.0,鹼性反應(yīng)時(shí)間10min。實(shí)驗(yàn)測(cè)得此條件下對(duì)廢水的脫色率為98.89%。
2.2 紫外-可見(jiàn)吸收光譜分析
原始廢水的紫外-可見(jiàn)吸收光譜見(jiàn)圖1。由圖1可見(jiàn),在316,558nm處有兩個(gè)特征峰,分別是 環(huán)結(jié)構(gòu)和偶氮鍵的特征峰。
在正交實(shí)驗(yàn)8#條件下處理后廢水的紫外-可見(jiàn)吸收光譜見(jiàn)圖2。由圖2可見(jiàn),脫色處理后的廢水在可見(jiàn)區(qū)的特征峰基本消失,而在250nm處出現(xiàn)了一個(gè)新的吸收峰,由于染料初始濃度較高,該波長(zhǎng)附近的吸收峰較大,說(shuō)明偶氮結(jié)構(gòu)被還原后生成了一種新的結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)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(shuō)明還原處理時(shí)循環(huán)結(jié)構(gòu)的破壞不明顯.
2.3 鑄鐵鐵屑回用次數(shù)對(duì)廢水脫色率的影響
取50mL廢水,分別加入不同回用次數(shù)的鑄鐵鐵屑,在鑄鐵鐵屑加入量為10g、酸性反應(yīng)pH為2.0的條件下,用六聯(lián)攪拌器以150r/min攪拌反應(yīng)10min,將反應(yīng)后的廢水pH調(diào)至7.0,反應(yīng)10min后,取上層清液測(cè)定吸光度。鑄鐵鐵屑回用次數(shù)對(duì)廢水脫色率的影響見(jiàn)表3。由表3可見(jiàn),鑄鐵鐵屑回用1次的廢水脫色率與回用4次的廢水脫色率有一定的差別,但不顯著。這是因?yàn)?在反應(yīng)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(lái)參與氧化還原反應(yīng)而使廢水脫色,但鑄鐵鐵屑量有一定的損失。多次重復(fù)使用后,部分沒(méi)有被鈍化的鑄鐵鐵屑表面不斷溶出Fe2+,持續(xù)產(chǎn)生水解產(chǎn)物并覆蓋在鑄鐵鐵屑表面,使鑄鐵鐵屑層參與反應(yīng)的有效面積顯著減少,廢水脫色率下降。
由表3和表4可見(jiàn),鑄鐵鐵屑使用6次后對(duì)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(duì)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復(fù)到反應(yīng)初期的水平。
3 結(jié)論
a)采用內(nèi)電解法處理含偶氮染料廢水。正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn),所選定的影響因素中,鑄鐵鐵屑加入量對(duì)廢水脫色率的影響最大,其次是酸性反應(yīng)pH,再次是鹼性反應(yīng)pH,最后是鹼性反應(yīng)時(shí)間。由此確定最佳工藝條件為:鑄鐵鐵屑加入量10g,酸性反應(yīng)pH2.0,鹼性反應(yīng)pH7.0,鹼性反應(yīng)時(shí)間10min,此時(shí)的脫色率達(dá)到98.89%。
鑄鐵鐵屑使用具次后對(duì)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%,活化后的鑄鐵鐵屑很難恢復(fù)到反應(yīng)初期的水平。
參考文獻(xiàn)
1 李莊,曾光明.偶氮染料廢水處理研究現(xiàn)狀及其發(fā)展方向.湖南化工, 2000 ,30(6):12～15
2 楊蘊(yùn)哲,楊衛(wèi)身,楊鳳林等.電化學(xué)法處理高含鹽活性染料廢水的研究.化工環(huán)保,2005,25(3):178～181
3 蘆國(guó)營(yíng),張朝暉,周曉云.生物吸附在染料廢水處理中的應(yīng)用研究.化工環(huán)保,2005,25(6):446～450
4 王永廣,楊劍峰.微電解技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的研究和應(yīng)用.環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2002,3(4):69～72
5 張慶芳,王有樂(lè).內(nèi)電解法脫色的最佳工藝條件確定.蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào) ,2004,30(2):75～77
6 張亞靜,應(yīng)金英,陳曉峰.鐵炭?jī)?nèi)電解法處理印染廢水.環(huán)境污染與防治 ,2000,22(5):33～36
來(lái)源: 印染在線
手機(jī)版印花網(wǎng)
微信號(hào)：yinhuashijie
