化學氧化-活性炭固定床吸附法處理酸性黑10B印染廢水的研究

更新時間：2014-03-11 08:45 來源：第一論文作者: 閱讀：1761

摘要：采用化學氧化-活性炭固定床吸附法對酸性黑10B染料所配廢水進行處理，并討論了影響 CODCr去除率的各種因素。染料初始質量濃度為150 mg/L，CODCr為432 mg/L，色度為2800倍時，在pH=6，反應時間25 min，NaClO為4.84 g/L，10 cm活性炭固定床，色度去除率為100%，CODCr去除率為89.6%;通過反應前后的UV-Vis光譜圖的比較，進一步說明該方法對此種染料有比較好的去除效果。

關鍵詞：化學氧化吸附酸性黑10B

印染廢水是工業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、成分復雜且難于降解的有機物。目前，處理印染廢水大多采用化學與生物處理相結合的方法，但由于印染行業具有產品批量小、品種多，產生的廢水水質變化大等特點，處理效果并不理想。采用化學氧化-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，為該工藝用于實際印染廢水處理提供了科學依據。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

CIC-100離子色譜儀、磁力攪拌器、測定CODCr用儀器與試劑、NaClO、活性炭固定床等。

1.2 實驗步驟

將盛有100 mL水樣的燒杯放置磁力攪拌器上，加入一定量的NaClO，調節溶液的pH，反應一定時間后，取水樣測定其CODCr和色度[1]，計算二者的去除率。然后使該水樣通過活性炭固定床，并對流出液進行CODCr和色度的測定。因水樣中含有較多Cl-，采用CIC-100離子色譜儀測出Cl-的具體濃度，根據該濃度配制NaCl溶液，測其CODCr，通過差量法即可得出CODCr的真實值。

2 結果與討論

2.1 廢水的指標

用酸性黑10B配制，質量濃度為150 mg/L ，CODCr為432 mg/L，色度2800倍，ph 為6。

2.2 反應機理探討

活性炭的比表面積一般高達500～1700 m2/g，這是活性炭吸附能力強，吸附容積大的主要原因。表面積相同的炭，對同一種物質的吸附容量有時也不相同，這與活性炭的細孔結構與細孔的分布有關。一般活性炭小微孔容積為0.15～0.90 mL/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，小微孔具有特別優越的特征。在液相吸附時，吸附質分子直徑較大，這時小微孔幾乎不起作用。因此，采用化學氧化-活性炭固定床吸附法對酸性黑10B染料廢水進行處理，正是利用了NaClO的強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。

2.3 氧化劑用量的選擇

100 mL水樣，pH =6，反應時間=25 min。改變氧化劑(2.5%的NaClO溶液，以下相同)的量，結果見圖1和圖2。

圖1 氧化劑投加量對CODCr去除的影響圖2 氧化劑投加量對色度去除率的影響

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。這是因為NaClO使染料分子的偶氮鍵斷裂，原來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，但當氧化劑的量達24 mL以后時，色度的去除率基本不再增加。

綜合圖1和圖2，對100 mL 色度為 2800 倍的水樣，實驗中氧化劑的用量為24 mL較為合適。

2.4 反應時間的選擇

反應時間由氧化速度來確定。根據有關資料，NaClO分解率在15 min內達99.9%，因此反應時間確定為25 min[2]。

2.5 反應溶液pH的選擇

100 mL水樣，氧化劑的量24 mL，反應時間 25 min，改變反應溶液的pH，結果見圖3。

圖3 pH對色度去除的影響

從圖3可以看出，NaClO在酸性條件下對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，可以擴散到污染物的內部發生反應，破壞酸性黑10B分子的發色基團，從而起到脫色的目的。而在堿性條件下，效果不佳，這是因為堿性條件下，NaClO主要是以ClO-形式存在，ClO-的穿透能力較弱，較難擴散到污染物的內部不利于氧化。綜合分析，為不使處理后的水呈酸性，反應溶液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，同時利用活性炭的催化作用進一步催化氧化大分子有機物，使活性炭的吸附能力進一步提高。實驗表明，采用化學氧化-活性炭固定床吸附法對酸性黑10B染料廢水進行處理，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、化學氧化再生法、溶劑再生法、生物再生法、電加熱再生法。本實驗采用電加熱法中的微波再生法對活性炭進行再生，主要利用活性炭能夠很好地吸收微波，達到自身快速升溫，從而實現活性炭的再生。實驗結果表明，吸附劑吸附活性降低5%～8%，有很高的重復利用率。

3 結論

3.1 處理前后水樣紫外-可見光譜圖比較

處理前，水樣在紫外可見區有明顯的吸收峰，經該法處理后，600 nm和300 nm左右

圖4 處理前后水樣紫外可見譜圖

1.處理前水樣UV-Vis光譜圖;2.蒸餾水UV-Vis光譜圖;3.經化學氧化-活性炭固定床吸附處理后水樣UV-Vis光譜圖

的峰消失。這些結果說明：UV-Vis光區已無N=N雙鍵，及芳香結構的特征吸收，說明分子結構中的這部分已被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 實驗處理前后水樣指標

實驗處理前后水樣指標如表1所示。

表1 實驗處理前后水的指標

指標	CODCr/（mg·L-1）	色度/倍	pH
原液	432	2800	6
氧化處理	648	600	6
活性炭固定床吸附處理	44.9	0	6