化學(xué)氧化-活性炭固定床吸附法處理酸性黑10B印染廢水
摘要:采用化學(xué)氧化-活性炭固定床吸附法對(duì)酸性黑10B染料所配廢水進(jìn)行處理，并討論了影響CODCr去除率的各種因素。染料初始質(zhì)量濃度為150mg/L，CODCr為432mg/L，色度為2800倍時(shí)，在pH=6，反應(yīng)時(shí)間25min，NaClO為4.84g/L，10cm活性炭固定床，色度去除率為100%，CODCr去除率為89.6%；通過(guò)反應(yīng)前后的UV-Vis光譜圖的比較，進(jìn)一步說(shuō)明該方法對(duì)此種染料有比較好的去除效果。
關(guān)鍵詞:化學(xué)氧化,吸附,酸性黑10B
印染廢水是工業(yè)廢水的主要排放源之一，其中往往含有大量的高濃度、高色度、成分復(fù)雜且難于降解的有機(jī)物。目前，處理印染廢水大多采用化學(xué)與生物處理相結(jié)合的方法，但由于印染行業(yè)具有產(chǎn)品批量小、品種多，產(chǎn)生的廢水水質(zhì)變化大等特點(diǎn)，處理效果并不理想。采用化學(xué)氧化-活性炭固定床吸附法處理酸性黑10B染料廢水，工藝新，效果好，為該工藝用于實(shí)際印染廢水處理提供了科學(xué)依據(jù)。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1儀器與試劑
CIC-100離子色譜儀、磁力攪拌器、測(cè)定CODCr用儀器與試劑、NaClO、活性炭固定床等。
1.2實(shí)驗(yàn)步驟
將盛有100mL水樣的燒杯放置磁力攪拌器上，加入一定量的NaClO，調(diào)節(jié)溶液的pH，反應(yīng)一定時(shí)間后，取水樣測(cè)定其CODCr和色度[1]，計(jì)算二者的去除率。然后使該水樣通過(guò)活性炭固定床，并對(duì)流出液進(jìn)行CODCr和色度的測(cè)定。因水樣中含有較多Cl-，采用CIC-100離子色譜儀測(cè)出Cl-的具體濃度，根據(jù)該濃度配制NaCl溶液，測(cè)其CODCr，通過(guò)差量法即可得出CODCr的真實(shí)值。
2結(jié)果與討論
2.1廢水的指標(biāo)
用酸性黑10B配制，質(zhì)量濃度為150mg/L，CODCr為432mg/L，色度2800倍，ph為6。
2.2反應(yīng)機(jī)理探討
活性炭的比表面積一般高達(dá)500～1700m2/g，這是活性炭吸附能力強(qiáng)，吸附容積大的主要原因。表面積相同的炭，對(duì)同一種物質(zhì)的吸附容量有時(shí)也不相同，這與活性炭的細(xì)孔結(jié)構(gòu)與細(xì)孔的分布有關(guān)。一般活性炭小微孔容積為0.15～0.90mL/g，表面積占活性炭總表面積的95%以上，因此活性炭與其他吸附劑相比，小微孔具有特別優(yōu)越的特征。在液相吸附時(shí)，吸附質(zhì)分子直徑較大，這時(shí)小微孔幾乎不起作用。因此，采用化學(xué)氧化-活性炭固定床吸附法對(duì)酸性黑10B染料廢水進(jìn)行處理，正是利用了NaClO的強(qiáng)氧化性將大分子氧化成小分子化合物利于活性炭吸附的這種特點(diǎn)。
2.3氧化劑用量的選擇
100mL水樣，pH=6，反應(yīng)時(shí)間=25min。改變氧化劑（2.5%的NaClO溶液，以下相同）的量，結(jié)果見(jiàn)圖1和圖2。
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| 圖1氧化劑投加量對(duì)CODCr去除的影響 | 圖2氧化劑投加量對(duì)色度去除率的影響 |
從上圖1可以看出，加入了氧化劑，CODCr的值反而增加了，并且隨著氧化劑用量的增加，CODCr值逐漸增加。這是因?yàn)镹aClO使染料分子的偶氮鍵斷裂，原來(lái)的大分子變成小分子，有利于K2Cr2O7的氧化從而使CODCr增高；從上圖2可以看出，加入了氧化劑，色度的去除率即顯著提高，并且隨著氧化劑用量的增加，色度的去除率逐漸增加，但當(dāng)氧化劑的量達(dá)24mL以后時(shí)，色度的去除率基本不再增加。
綜合圖1和圖2，對(duì)100mL色度為2800倍的水樣，實(shí)驗(yàn)中氧化劑的用量為24mL較為合適。
2.4反應(yīng)時(shí)間的選擇
反應(yīng)時(shí)間由氧化速度來(lái)確定。根據(jù)有關(guān)資料，NaClO分解率在15min內(nèi)達(dá)99.9%，因此反應(yīng)時(shí)間確定為25min[2]。
2.5反應(yīng)溶液pH的選擇
100mL水樣，氧化劑的量24mL，反應(yīng)時(shí)間25min，改變反應(yīng)溶液的pH，結(jié)果見(jiàn)圖3。
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從圖3可以看出，NaClO在酸性條件下對(duì)色度的去除十分有利。這主要是在酸性條件下，NaClO主要是以HClO形式存在，HClO的穿透能力較強(qiáng)，可以擴(kuò)散到污染物的內(nèi)部發(fā)生反應(yīng)，破壞酸性黑10B分子的發(fā)色基團(tuán)，從而起到脫色的目的。而在堿性條件下，效果不佳，這是因?yàn)閴A性條件下，NaClO主要是以ClO-形式存在，ClO-的穿透能力較弱，較難擴(kuò)散到污染物的內(nèi)部不利于氧化。綜合分析，為不使處理后的水呈酸性，反應(yīng)溶液pH＝6就滿足要求。
2.6活性炭固定床吸附
氧化處理之后的水樣進(jìn)入活性炭固定床，利用活性炭小微孔吸附氧化生成的小分子，同時(shí)利用活性炭的催化作用進(jìn)一步催化氧化大分子有機(jī)物，使活性炭的吸附能力進(jìn)一步提高。實(shí)驗(yàn)表明，采用化學(xué)氧化-活性炭固定床吸附法對(duì)酸性黑10B染料廢水進(jìn)行處理，比單純用活性炭固定床吸附染料分子，活性炭固定床的吸附容量提高約50%。
2.7吸附劑的再生
吸附劑為粒狀活性炭，其再生主要包括加熱再生法、化學(xué)氧化再生法、溶劑再生法、生物再生法、電加熱再生法。本實(shí)驗(yàn)采用電加熱法中的微波再生法對(duì)活性炭進(jìn)行再生，主要利用活性炭能夠很好地吸收微波，達(dá)到自身快速升溫，從而實(shí)現(xiàn)活性炭的再生。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，吸附劑吸附活性降低5%～8%，有很高的重復(fù)利用率。
3結(jié)論
3.1處理前后水樣紫外-可見(jiàn)光譜圖比較
處理前，水樣在紫外可見(jiàn)區(qū)有明顯的吸收峰，經(jīng)該法處理后，600nm和300nm左右
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1.處理前水樣UV-Vis光譜圖；2.蒸餾水UV-Vis光譜圖；3.經(jīng)化學(xué)氧化-活性炭固定床吸附處理后水樣UV-Vis光譜圖
的峰消失。這些結(jié)果說(shuō)明：UV-Vis光區(qū)已無(wú)N=N雙鍵，及芳香結(jié)構(gòu)的特征吸收，說(shuō)明分子結(jié)構(gòu)中的這部分已被NaClO破壞并被活性炭固定床完全吸附，證明該方法是可行的。
3.2實(shí)驗(yàn)處理前后水樣指標(biāo)
實(shí)驗(yàn)處理前后水樣指標(biāo)如表1所示。
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3.3實(shí)驗(yàn)結(jié)論
采用化學(xué)氧化-活性炭固定床吸附法對(duì)酸性黑10B染料所配廢水進(jìn)行處理，在pH=6，反應(yīng)時(shí)間=25min，NaClO為4.84g/L，10cm活性炭固定床，色度去除率可達(dá)100%，處理后出水澄清透明，CODCr去除率可達(dá)89.6%，為該工藝處理實(shí)際印染廢水提供了科學(xué)依據(jù)。
參考文獻(xiàn)
1奚旦立，孫浴生，劉秀英.環(huán)境監(jiān)測(cè)（修訂版）.北京:高等教育出版社，2001.387～388
2潘峰，吳家瑤.催化氧化法處理印染廢水試驗(yàn).污染防治技術(shù)，1999，12(2)：109～110
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