三苯甲烷染料廢水處理技術
印染廢水具有水量大、有機污染物含量高、色度深、堿性大、水質變化大、有毒等特點，屬難處理的工業廢水。三苯甲烷類染料是繼偶氮染料、蒽醌染料之后使用量第三大的染料，在生產、使用過程中產生大量廢水。此類廢水顏色深，難以生物降解，嚴重污染環境。到目前為止，染料廢水的脫色問題一直沒有得到較為有效的處理。高鐵酸鹽具有氧化、吸附和絮凝等多種功能，是一種新型的綠色環保水處理劑。近年來，高鐵酸鹽在染料廢水處理中被廣泛應用。吳志敏等在常溫下采用高鐵酸鉀（K2FeO4）降解50mg/L酸性紅B，在高鐵酸鉀投加量為70mg/L，pH值為6～10的條件下，色度去除率可達100％。李亞峰等采用高鐵酸鉀降解酸性大紅，在最佳工藝條件下，即原水初始pH值為5．6，高鐵酸鉀與酸性大紅的質量比為120∶25，反應時間為15min，廢水初始質量濃度為25mg/L時，色度去除率達到96％。高鐵酸鉀具有明顯的脫色效果，但將其應用于結晶紫和堿性品紅染料廢水的處理未見報道。因此，本文采用高鐵酸鉀氧化處理結晶紫和堿性品紅模擬染料廢水，考察其投加量、反應溫度、染料濃度和反應時間對脫色效果的影響。
1材料與方法
1．1試驗試劑
結晶紫（分析純），堿性品紅（分析純），高鐵酸鉀（自制，純度為98％）。
1．2試驗儀器
722光柵分光光度計；集熱式恒溫加熱磁力攪拌器；AL104電子天平。
1．3分析方法
在染料的最大吸收波長（結晶紫和堿性品紅的最大吸收波長分別為584nm和543nm）下測定吸光度A。在試驗所選用的濃度范圍內，結晶紫和堿性品紅溶液的吸光度與濃度成正比。染料脫色率由式（1）計算。
x=（A0-At）/A0×100%（1）
式中：x——脫色率，％；
A0、At——反應前、后染料的吸光度。
1．4試驗方法
取一定量的染料，用蒸餾水配制成模擬染料廢水。取100mL模擬染料廢水置于500mL燒杯中，將燒杯置于放置有溫控探頭的水浴容器中，恒定溫度下加入高鐵酸鉀進行氧化降解反應。反應過程中每隔一定時間取樣分析染料的吸光度，計算染料的脫色率。若無特別說明，每次處理的結晶紫和堿性品紅溶液的質量濃度均為50mg/L，原始溶液pH值分別為7．0和6．5，不調pH值。
2結果與討論
2．1高鐵酸鉀投加量的影響
分別以50mg/L的結晶紫和堿性品紅廢水為反應溶液，在20℃恒溫下，考察高鐵酸鉀投加量對結晶紫和堿性品紅脫色率的影響，試驗結果見圖1和圖2。
由圖1和圖2可以看出，隨著高鐵酸鉀投加量的增加，結晶紫和堿性品紅的脫色率上升；而高鐵酸鉀投加量繼續增加，脫色率反而下降。這是因為高鐵酸鉀的FeO42-所含有的中心原子Fe以六價形式存在，在pH值為1～14時都有較強的氧化性。在酸性溶液中，其氧化還原電位高達1．9V；在堿性溶液中，其氧化還原電位為0．72V，可以有效地氧化降解染料，還原后生成的Fe3+是一種絮凝劑，其水解產物Fe（OH）3具有很好的吸附作用。這是因為隨著高鐵酸鉀投加量的增加，溶液呈堿性，高鐵酸鉀的氧化電位下降，均導致其氧化性減弱，所以脫色率反而下降。試驗結果表明：高鐵酸鉀降解結晶紫的最佳投加量為200mg/L，脫色率為74．6％；采用高鐵酸鉀降解堿性品紅，最佳投加量為100mg/L，脫色率為94．3％。
2．2反應溫度的影響
分別以50mg/L的結晶紫和堿性品紅廢水為反應溶液，高鐵酸鉀投加量分別為200和100mg/L，考察反應溫度對脫色率的影響，試驗結果見圖3和圖4。
2．3染料濃度的影響
根據高鐵酸鉀降解50mg/L結晶紫的最佳投加量（200mg/L）可確定高鐵酸鉀與結晶紫的質量比為4∶1，恒溫60℃，考察結晶紫質量濃度（20~50mg/L）變化對脫色率的影響，試驗結果見圖5。通過高鐵酸鉀降解50mg/L堿性品紅的最佳投加量（100mg/L）可確定高鐵酸鉀與堿性品紅的質量比為2∶1，恒溫30℃，考察堿性品紅質量濃度（20~50mg/L）變化對脫色率的影響，試驗結果見圖6。
由圖5和圖6可看出，當高鐵酸鉀與染料的質量比一定時，染料濃度對結晶紫和堿性品紅的脫色率沒有明顯影響，均可達到90％以上。這是因為高鐵酸鉀在反應過程中，Fe（Ⅵ）能被氧化為Fe（Ⅴ）和Fe（Ⅳ），而Fe（Ⅴ）和Fe（Ⅳ）的氧化能力更強，它們與污染物質的反應速率比Fe（Ⅵ）快3～5個數量級，并且較強的氧化性能更容易地使結晶紫和堿性品紅的發色基團發生斷裂而達到脫色的目的。
2．4反應時間的影響
反應時間與脫色率之間的關系如圖1~圖6所示，在投加高鐵酸鉀的前5min內，大部分染料被快速氧化降解；5～20min內有一部分染料仍被緩慢氧化降解；20min以后，染料濃度的變化基本穩定。0～5min時染料脫色快的主要原因是高鐵酸鉀的強氧化作用打斷了結晶紫和堿性品紅的生色基，并使助色基脫落，使結晶紫和堿性品紅失去了顯色能力。10min后還有少量色度去除是由于生成了Fe（OH）3礬花，它具有較強的絮凝作用，可將部分色度混凝去除。
3結論
（1）采用高鐵酸鉀脫色結晶紫和堿性品紅廢水是可行的，50mg/L的結晶紫和堿性品紅在最佳條件下的脫色率分別是91．0％和95．2％，堿性品紅比結晶紫更容易被氧化降解。
（2）高鐵酸鉀分別降解50mg/L結晶紫和堿性品紅時，氧化劑最佳投加量分別為200和100mg/L，最佳降解溫度分別為60和30℃；當染料質量濃度低于50mg/L時，在最佳條件下，染料脫色率幾乎不受影響。
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