偶氮染料废水范文（精选10篇）
偶氮染料废水 第1篇
染料废水具有成分复杂，排放量大，难于生物降解等特点，直接危害着环境和人类的健康，成为环境重要污染源之一[1]。处理染料废水的方法主要有物理法、化学法、生物法[2]及这些方法的组合。目前电化学技术作为一种环境友好技术，在含染料废水处理领域，已成为一类具有竞争力的废水处理方法，与其它水处理技术相比，具有无需或少量投加化学药，不产生二次污染，后处理简单，占地面积小，管理方便等优点[3]。
本研究以典型难处理物偶氮染料酸性橙Ⅱ为模型化合物，以电解技术为核心，开展电解工艺的优化强化处理，促进和改善该技术在实际中的应用。
2 实验部分
2.1 实验装置
由恒电位仪、电解槽和电极组成。电解槽为有机玻璃圆柱形反应器，直径为5cm，高为7cm，体积为50mL，两电极均为铂电极，形状大小一致，面积为2cm2。
2.2 实验方法
配制系列浓度的酸性橙Ⅱ电解溶液，以Na2SO4为电解质，调节溶液的pH值，反应体积为50mL，在不同的电解条件下配制不同浓度的染料溶液，通过调节磁力搅拌器进行搅拌，调节不同电流密度，每隔0.5h取样测溶液的吸光度，并记录数据。
2.3 酸性橙Ⅱ特性
偶氮染料酸性橙Ⅱ电解液呈橙黄色，分子结构见图1。
3 结果与讨论
3.1 电解时间的影响
酸性橙Ⅱ溶液的浓度20mg/L，溶液体积50mL，电解质(Na2SO4)浓度0.1mol/L，极板间距为30mm，以脱色率为评价指标，不同电解时间对染料脱色影响，见图2。
图2电解不同时间对染料的降解脱色曲线结果表明，最佳电解时间为3h。
3.2 极板间距的影响
酸性橙Ⅱ溶液浓度为20mg/L，电流密度为50mA/cm2，溶液体积为50mL，电解质(Na2SO4)浓度为0.1mol/L，电解时间为3h，以脱色率为评价指标，不同极板间距对染料脱色的情况，见图3。
结果表明，30mm为最佳的电解极板间距。
3.3 电流密度的影响
酸性橙Ⅱ溶液浓度为20mg/L，溶液体积为50mL，电解质(Na2SO4)浓度为0.1mol/L，极板间距为30mm，电解时间为3h，不同电流密度(J)对染料酸性橙Ⅱ脱色情况，见图4。
结果表明：最佳电流密度为50mA/cm2。
3.4电解质浓度的影响
以Na2SO4为电解质的电化学体系中，在染料酸性橙Ⅱ溶液浓度为20mg/L，溶液体积为50mL，电流密度为50mA/cm2，极板间距为30mm，电解时间为3h的条件下，以脱色率和耗电量为评价指标，不同电解质浓度对染料脱色情况，见图5。
结果表明：电解质浓度为0.1mol/L为最佳条件。
3.5 染料的初始浓度的影响
电流密度为50mA/cm2，溶液体积为50mL，电解质(Na2SO4)浓度为0.1mol/L，极板间距为30mm，电解时间为3h，不同染料初始浓度的脱色情况见图6。
结果表明：不同初始染料浓度在相同电解条件下降解脱色率没太大变化，结合实际，本实验采用的染料酸性橙Ⅱ浓度为20mg/L。
3.6酸性橙Ⅱ降解的动力学曲线
酸性橙Ⅱ溶液浓度为20mg/L，电解质(Na2SO4)的浓度为0.1mol/L，溶液体积为50mL，极板间距为30mm，电解时间为3h，不同电流密度下染料酸性橙Ⅱ浓度与时间的关系进行动力学曲线拟合，如图7所示。
综上，随着电流密度的增加，染料降解符合一级动力学方程。
4 结语
(1）电化学降解酸性橙Ⅱ的最佳条件为实验在酸性橙Ⅱ浓度20mg/L，溶液体积为50mL，电流密度45mA/cm2～60mA/cm2，电极极板间距为30mm，电解质浓度范围为0.05mol/L～0.1mol/L，酸性橙Ⅱ的去除率达到87.01%。（2）以Na2SO4做电解质体系中，在不同电流密度条件下染料降解符合一级动力学模型，并且随着电流密度的增加，反应速率常数增大。
摘要：本研究以具有典型偶氮结构的单偶氮染料酸性橙Ⅱ为研究对象,以电解技术为核心,开展电解工艺的优化强化处理难降解偶氮染料的系统性研究,达到电解工艺参数的优化及强化电化学方法降解难降解有机物的目的,促进和改善该技术在实际中的应用。
关键词：电化学,酸性橙Ⅱ,优化
参考文献
[1]E.GILEADI.Electrode Kinetics for Chemists,Chemical Engineering and Materials Scientists.New York:VCH Publishers,1993.
[2]杨惠芳.水污染防治及城市污水资源化技术.北京:科学出版社,1993:42-49.
偶氮染料废水 第2篇
偶氮染料的光还原脱色及其染色废水的回用研究
用还原脱色剂对水溶性偶氮染料进行光还原脱色降解,重点考察了还原脱色剂、辐射光以及染料浓度等对还原脱色反应的影响,并将脱色后的染色废水回用于棉织物染色中.结果表明,以适当比例的引发剂和促进剂组成的还原脱色剂具有较强的脱色降解能力,辐射光对染料的还原脱色反应具有明显的促进作用,染料浓度的.提高不利于染料的脱色降解反应.脱色废水可以回用于棉织物的活性染料染色中,通过降低染色过程中氯化钠和碳酸钠的添加量,可使染色试样与自来水染色试样的总色差(DE*)<1.0.
作 者：董永春 葛晓青 陈勇 董文静 刘瑞华 Dong Yongchun Ge Xiaoqing Chen Yong Dong Wenjing Liu Ruihua 作者单位：天津工业大学材料科学与化学工程学院,天津,300160刊 名：工业水处理 ISTIC PKU英文刊名：INDUSTRIAL WATER TREATMENT年，卷(期)：26(8)分类号：X703.1关键词：偶氮染料 还原 脱色 染色废水 回用
偶氮染料废水 第3篇
摘要：由于工业废水产生的有机污染物含量高、难处理、而且造成了严重的环境污染，因此，研究一项新型的废水处理技术，成为了当前紧迫任务。而在处理废水技术的新工艺中，大气压下等离子技术有着更高的降解能力。大气压等离子体是一种高能活性粒子的物质，处理效率高，成本低，操作方便，而且不会产生二次污染。我的论文主要研究了等离子体的基本性质，DBD等离子体染料废水处理的设计及其发射光谱的相关研究。
关键词：大气压等离子体；DBD放电；有机染料；发射光谱法
引言
低温等离子体又叫非平衡等离子体体系，低温等离子体又可以根据粒子的温度和热力学状态分为热等离子体和冷等离子体[1-3]。近几年，随着对大气压等离子体的进一步研究，等离子刻蚀、镀膜、臭氧合成、材料表面改性、染料废水处理等方面得到了广泛应用[4-6]。论文研究的是大气压下，介质阻挡放电处理染料废水技术。本文中，研究了等离子体基本性质、DBD等离子体处理有机染料方面以及发射光谱法的相关研究，设计等离子体装置，利用空气为放电气体，通过实验研究验证等离子装置对燃料废水的退色效果，测量了大气压下介质阻挡放电产生的发射光谱并且采用发射光谱对褪色机理进行分析。实验
DBD等离子体氧化有机染料原理：染料废水中的有机物结构稳定，所以溶解性很差，传统的处理技术工艺非常困难，而且降解效果不显著。针对一这问题提出的大气压下等离子等离子处理染料废水装置是通过等离子体放电将空气中的氧气氧化成臭氧，对有机污染物的结构进行破坏从而降解。最终将有机降解为二氧化碳、水和无机盐。
实验装置设计：实验装置设计：为了提高等离子体反应的稳定性，本实验采用了同轴圆筒的设计。上下由聚四氟乙烯做的方形板，用于密封整个实验装置，固定电极和进出水口及进出气口；电极部分，采用半径为10mm，长度为10cm的铜棒作为高压电极，采用循环电解液作为地电极；整体采用外径为50mm，长度为15cm，厚度为1.5mm的石英玻璃管；采用外径为30mm，长度为15cm，厚度为2mm的石英玻璃管作为阻挡介质。在上方的聚四氟乙烯板上面内测的两个进气孔，用来鼓入空气，下方的一个气孔用来排出气体，聚四氟乙烯板上外侧的两个孔一个是用来进电解液，一个是用来导出电解液的，利用水泵达到循环电解液的效果。实验中的染料废水是实验室配置的，取一定量的颜料溶解在水中。所用电源低温等离子体实验电源（CTP-2000 coronalab）输出电压：0～30KV频率选择范围：1KHz～100KHz，气体选用空气。
实验方法：取500ml配置好的染料废水。开启气泵，电源，将空气通过塑胶管吹入等离子体发生装置，再将等离子体尾流通入废液中，每隔30分钟，取等量废液，进行观察。
图1 等时取出的废水样品
2 实验结果与分析
染料废水脱色效果及放电电学参数：在实验过程中，染料废水上出现大量气泡，并伴随着强烈的鱼腥味。经过处理后的废水颜色慢慢变浅，如下图1所示。
介质阻挡放电的功率也是一个重要参数，它涉及到我们处理过程中的能耗问题，但是由于介质阻挡放电的电压、电流的相位严重失调，功率的计算和测量就变得十分困难。对于小于10kHz的低频，而且是理想的正弦波和理想的绝缘介质，可以用公式进行计算。
目前对等离子体的功率只能进行宏观测定，我们利用电压-电荷李莎如图形来确定放电功率。我们用下边的公式计算在一个周期内的放电能量，用Wn表示： ， 其中： ，式（1）的积分结果可以描述为一个周期内电压-电荷的李莎如图形所围的面积即放电的功率，用P表示： 式中： 为输入电压的频率。
2.2 DBD等离子体的发射光谱分析
在本文中，利用Oceanoptic EPP2000光纤光谱仪检测等离子体放电的发射光谱，其主要参数：响应波长为：180-900nm。原子发射光谱法（Atomic Emission Spectrometry，AES），是利用物质在热激发或电激发下，每种元素的原子或离子发射特征光谱来判断物质的组成，而进行元素的定性与定量分析的。
3 结论
本文中设计了新型的DBD等离子体装置、研究了等离子体基本性质、DBD处理有机染料方面以及发射光谱法的相关研究。我们采用了同轴圆筒结构，增加电极之间的反应面积，并采用循环电解液作为外电极，保证了外电极和阻挡介质不会随着反应时间增加而升高，从而稳定了反应功率。上端采用两个进气口保证空气能够均匀参与反应，等离子体尾流也能均匀从出气孔排出，进入到染料废水中。出气管设计得尽量短，避免等离子体尾流在导管中与管壁反应。在出气孔与废水接触的地方采用了均匀散发气体的装置，保证从导管中出来的等离子体尾流能够与废水充分反应。
参考文献：
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[4]许根慧，姜恩永，盛京.等离子体技术与应用.北京：化学工业出版社，2006：1-13
[5]PVA-TEPLA[online〕Availableon： 目前,国内外关于偶氮染料废水处理的研究方法主要有:吸附法、高级氧化法和生物处理法等,这些技术均具各自特色。从低碳、经济、简易和快速的角度而言,吸附法具有独特的优势。研究表明,活性炭对大部分偶氮染料具有较强吸附能力[3,4]。但活性炭再生困难,难以回收利用,导致运行成本较高,在实际推广应用中有着一定的局限性。 煤渣是火力发电厂、工业或民用锅炉以及其他设备燃煤排出来的废渣,又称炉渣,由于煤渣结构疏松、比表面积大,还含有未燃尽的碳粒,具有一定的吸附性能,作为吸附剂,煤渣具有工艺简单、成本低廉、无需回收等特点[5],因此,煤渣的资源化利用已引起广泛关注[6,7,8,9,10]。 Fenton氧化技术是以H2O2为主体的高级氧化技术,Fenton试剂由Fe2+和H2O2组成。Fe2+与H2O2反应生成的羟基自由基(HO·)具有很强的氧化性(2.80 V,仅次于氟),能够氧化打破有机分子共扼体系结构,使难降解的有机染料降解成为无色的有机小分子或矿化[11,12,13]。 尽管煤渣与Fenton技术分别在偶氮染料废水的处理中得到了广泛运用,但关于煤渣/Fenton联用工艺处理偶氮染料废水的研究还未见报道。因此,本项目以四偶氮染料直接黑19为目标降解物,通过分别优化煤渣与Fenton对偶氮染料废水处理的工艺条件,构建两种联合工艺煤渣-Fenton/Fenton-煤渣对偶氮染料废水进行处理,探索最优联合工艺。 1 实验 1.1 实验材料 煤渣来源于学校附近商业街某饭店;直接黑19(工业纯,济南永兴染料有限公司)为模拟废水;过氧化氢(H2O2),硫酸亚铁(Fe SO4),盐酸,氢氧化钠等均为分析纯试剂,购置于天津市大茂化学试剂厂。 主要仪器:PHS-3C p H计,上海雷磁;TOC-LCPH TOC测定仪,日本岛津;722N分光光度计,北京普析通用仪器;DF-II磁力搅拌器,江苏金坛。 1.2 实验方法 1.2.1 煤渣吸附实验条件的优化 (1)煤渣预处理 首先将煤渣粉碎,过80 mesh筛然后,再用蒸馏水洗涤,于100℃烘干备用。 (2)煤渣量 将水样稀释10倍后为100 mg/L,取水样各250 m L分别置于四个锥形瓶中,调节p H=3.0,分别接入1.0 g,2.0 g,3.0 g,4.0 g,5.0 g煤渣,然后均搅拌15 min,期间每隔4 h搅拌一次,吸附24 h。然后分别测脱色率。 (3)p H 将稀释后的水样分别置于四个250 m L的锥形瓶中,分别加入2.0 g煤渣,然后调节p H为2.0,3.0,6.0,9.0和原始溶液(p H=8.0)。均搅拌15 min后,期间每隔4 h搅拌一次,各15 min,吸附24 h,然后分别测脱色率。 1.2.2 Fenton实验条件的优化 (1)p H 取250 m L稀释后的水样分别加入1.5 m L 1 mol/L的过氧化氢和0.05 g硫酸亚铁,分别调节水样p H为2.0,3.0,4.0,5.0,6.0。均搅拌15 min后,分别测脱色率。 (2)Fe SO4用量 取250 m L稀释后的水样调节p H=3.0分别加入0.01 g,0.03 g,0.05 g,0.07 g,1.0 g Fe SO4。分别加入过氧化氢1.5 m L,搅拌15 min后,分别测脱色率。 (3)H2O2用量 取250 m L稀释后的水样调节p H=3.0分别加入0.6 m L,0.9 m L,1.2 m L,1.5 m L,1.8 m L 1 mol/L过氧化氢。再分别加入0.05 g硫化亚铁,搅拌15 min后分别测脱色率。 1.2.3 煤渣吸附与芬顿试剂组合工艺的研究 分别取两份250 m L的废水放置锥形瓶中,其中一个烧杯中加入Fenton试剂(1.5 m L的过氧化氢,0.05 g的硫酸亚铁),静置90 min,再加入2.0 g煤渣吸附24 h。另一个烧杯中加入2.0 g的煤渣之后吸附24 h,过滤后加入Fenton试剂(1.5 m L的过氧化氢,0.05 g的硫酸亚铁)静置90 min,分别测吸光度,TOC。 1.3 TOC/脱色率的测定 在一定的时间间隔内取出样品后,经8000转/分的离心分离,取5 m L滤液于直接黑19最大吸收波长(647 nm)处测定其吸光度A或TOC。每组实验平行三次取平均值,最大标准偏差在5.0%以内,计算方法如式(1)所示。 式中:η———TOC去除率或脱色率,% TOC0/A0———原始TOC/吸光度 TOCi/Ai———TOC/吸光度 2 结果与讨论 2.1 煤渣吸附条件的优化 2.1.1 煤渣量 由图1a可知,当煤渣用量为2.0 g时,直接黑19的脱色最好,当煤渣用量大于2.0 g时,脱色率反而降低,这是因为吸附剂与吸附质之间只有达到一定比例时才能发挥最佳吸附性能[4,6,8,9]。 2.1.2 p H 由图1b可知,当p H为2.0~3.0时直接黑19的脱色效果显著,煤渣的吸附效果最好,这是由于煤渣表面的吸附特性所致。 2.2 Fenton实验条件的优化 2.2.1 p H 由图2a可知,当p H=3时,直接黑19脱色率最好,所以芬顿试剂作用时最佳的p H条件为3.0,这与以往研究相吻合[11,12]。由Fenton作用机理可知,p H决定着作为催化剂Fe2+的有效形态及HO·的生成量[13],p H过高或过低都会使Fe2+的催化性能降低,HO·的量不足,处理效率下降。 另外,由图1b与图2a可以看出,煤渣吸附与芬顿的最佳p H范围相吻合,因此在联合工艺的构建中无须格外调整p H,简化了工艺流程。 2.2.2 H2O2用量 由图2b得知,当p H为3.0,H2O2用量为1.5 m L,直接黑19脱色率达到最大值。由于H2O2浓度较低的时,增大浓度可以促进HO·的生成,然而投加过量后,H2O2可以作为HO·的捕捉剂消耗HO·,同时H2O2自身无效分解[13],故使HO·的生成率降低,导致反应效率降低。 2.2.3 Fe SO4用量 由图2c可知,当Fe SO4用量为0.05 g时,直接黑19脱色率达到最佳,这是因为过多的Fe SO4会导致Fe2+量过多,会产生副反应,生成催化性能差的Fe3+,从而降低催化性能,生成氧化性能差的HO2·,脱色率降低。 2.3 联合工艺的构建 在上述最佳工艺条件下,分别探讨了煤渣与Fenton两种工艺的先后次序对处理效果的影响,分别构建了煤渣-Fenton与Fenton-煤渣两种联合处理工艺。 如图3所示,煤渣-Fenton处理效果优于Fenton-煤渣。因煤渣吸附是来源于表面Si-O-Si键、Al-O-Al键与具有一定极性的分子产生偶极-偶极键吸附,或是阴离子与煤渣中次生的带正电荷的硅酸铝、硅酸钙、硅酸之间形成离子交换或离子对吸附;而Fenton-煤渣处理过程中加入了H2O2和Fe2+,优先占据了煤渣表面的吸附点,使煤渣吸附容量减少,容易出现吸附饱和现象,从而导致吸附处理效率低于煤渣-Fenton处理工艺。 3 结论 煤渣与Fenton构建联合工艺,充分利用了两者之间的联合作用,有效提高偶氮染料废水的处理效果;其次煤渣吸附技术具有环境友好、运行成本低廉的优点,达到了废弃物资源化利用、以废治废的目的,而且在技术上和经济上均是可行的。 摘要：本研究采用Fenton法与煤渣吸附联合工艺对偶氮染料废水直接黑19进行了处理,通过优化煤渣对偶氮染料废水的吸附条件与Fenton工艺对偶氮染料降解条件,构建两种联合工艺煤渣-Fenton/Fenton-煤渣对偶氮染料废水进行处理。研究结果表明,先进行煤渣吸附后进行Fenton氧化的联合工艺煤渣-Fenton可有效降解偶氮染料废水,脱色率可达99.6%,总有机碳(Total Organic Carbon,TOC)去除率可达72.7%。 染料生产废水处理工艺探讨 摘要：染料生产废水可生化性差,好氧生物处理不能使出水达到200 rmg@L-1的.排放标准.通过测定废水的耗氧速率、30天CODcr降解以及进行生化、化学混凝沉淀、化学氧化及活性炭吸附处理研究,认为混凝沉淀和氧化不可能有效去除有机物,活性炭可以大幅度降低出水有机物浓度,但成本及再生费用较高.对该染料废水进行预处理后,再进行好氧处理可以有效去除有机物,使出水符合排放标准,而且费用较省.作 者：孙华 洪英 高廷耀 周增炎 作者单位：同济大学环境科学与工程学院,期 刊：同济大学学报(自然科学版) ISTICEIPKU Journal：JOURNAL OF TONGJI UNIVERSITY年，卷(期)：,29(10)分类号：X788关键词：染料废水 处理研究 内电解 预处理 我国是染料生产大国。染料废水具有水量大、水质复杂、色度深、化学需氧量、含盐量和酸碱度高、可生化性差等特点,对水体的污染尤为严重,同时染料废水治理的难度也很大。本废水处理工艺已在某公司建成并投入使用。该公司是以生产皮革、纺织等专用染料为主的精细化工企业,总投资400万元,十多个品种,年产量可达1000吨。企业新建的污水处理站用于处理生产及生活废水,效果很好。 1 工艺剖析 1.1 废水来源及水质情况 该公司的染料废水主要来源于染料压滤、板框压滤机和反应设备的清洗等工序。废水产生量为2790m3/a,主要污染物为化学需氧量、色度、悬浮物、pH值等;生活污水来自员工食堂和卫生间等,产生量为336m3/a,主要污染物为化学需氧量、悬浮物、氨氮和生化需氧量等。这些废水均排入污水处理站,处理达标后排放。处理前水质情况和排放标准见表1。 1.2 废水处理工艺原理 该公司采用中和+电解+H/O+生物接触氧化法+活性炭吸附的处理工艺处理其生产及生活废水,废水处理设施设计处理能力为20t/d。污水处理工艺流程详见图1。 1.3 主要处理单元技术说明 废水的收集和水量调节:公司将生产缩合类染料的酸性废水与生产偶氮类染料的碱性废水分别引入单独设置的酸性废水调节储罐和碱性废水调节储罐内,均和水质、水量。 中和反应池:用水泵将酸性废水与碱性废水按一定比例打入该池。进入中和反应池的酸碱废水经过搅拌机的搅拌混合,必要时外加酸或碱,将废水的pH值调节在6.0～6.5之间。 絮凝沉淀池:向废水中投加高效絮凝脱色剂9801及聚合氯化铝,经搅拌产生悬浮物,静置3～4h使其沉淀。 预曝气池:将沉淀后的上清液通过水泵打入预曝气池,废水在此处曝气6～7h。 电解处理工艺:预曝气池的废水自然进入电解池,电解池阴阳极均采用铁板,通直流电进行电解。电解过程中,H2O电解成初态的H2和O2,还原氧化废水中的高分子有机物,使部分高分子有机物断链生成小分子有机物。同时,Fe失去电子变为Fe2+,与水中的OH-生成络合物,起到絮凝剂的作用。絮凝废水中的细小悬浮物,吸附在H2和O2上,浮至水面形成浮渣。 H/O生化处理工艺:电解池出水进入沉淀池,经过沉淀后,进入两段H/O生化池进行水解酸化、好氧生化反应。在此段中引入生活污水,以提高废水的可生化性,补充废水生化反应所需的氮、磷营养。将废水中的有机物转化为CO2和H2O。两段式H/O工艺中水的停留时间为32h,即每段H/O反应时间均为16h,其中水解酸化阶段 (H段)和好氧阶段(O段)反应时间相等,各为8h。 生物接触氧化池:H/O生化池出水进入沉淀池,上清液进入两级生物接触氧化池,进行更长时间和更加充分的好氧生物反应。该过程废水停留时间为12h。生物接触氧化池的出水流入絮凝沉淀池中,加入絮凝剂9801和助凝剂,反应生成的悬浮物絮凝形成较大的矾花,在絮凝沉淀池内进行固液分离。 废水深度处理工艺:絮凝沉淀池出水泵入滤池内,先经过石英砂过滤水中细小的悬浮物,再经滤池内的活性炭过滤,进一步吸附水中残留的有机物,然后排放。 污泥处置:电解池悬浮渣及各沉淀池污泥排入污泥浓缩池中,进行浓缩,再经干化脱水后定期处置。渗滤水返回碱性废水调节储罐重新处理。 2 效果分析 该废水处理装置总投资人民币150万元,总装机容量12kW。污水处理站各处理单元废水的化学需氧量沿途变化如表2所示。 从表2中各处理单元出水中的化学需氧量浓度日均值和累计去除率可见,经废水处理装置各单元处理后,废水中化学需氧量浓度均有显著下降。 注:色度单位为倍,其余为mg/L (pH值除外) 从表3中的统计值可以看出,废水进入处理装置前水质中的化学需氧量、悬浮物、色度的单次值超标率均为100%,pH值的超标率为50%。 经废水处理装置处理后,废水中污染物的浓度均有显著下降。悬浮物、色度的单次值、pH值检出范围均低于DB21/1627-2008《辽宁省污水综合排放标准》中直接排放的水污染物最高排放浓度。 化学需氧量、悬浮物、色度3项污染物的去除率分别为94.92%、96.73%和99.8%。 从表2中的单元化学需氧量去除效果看: (1)电解法作为废水处理的一种有效手段,早就得到实际应用。该方法适应能力强,处理效果好,而且设备简单、操作方便。此电解装置的独特之处在于,电解池阴阳极均采用铁板,通电后可将染料重氮键断开,瞬间消色,并在阴极板产生大量的氢氧化铁络合物,它是强絮凝剂,其吸附力比普通氢氧化铁强50倍。可将有机物质颗粒产生絮凝体沉淀与水分离,电解装置还可通过导向开关进行调控,更换阴、阳极,使两块铁板消耗均匀,同时更换极板,减少运行费用和维护成本。 (2)H/O工艺是由多菌种协同作用来代谢有机污染物,其适应能力较强。在水解酸化阶段,利用兼性微生物(XG-3菌株),在缺氧的条件下,会产生一种还原酶,在其作用下可致偶氮显色基团断链脱色。这种裂解速度很快,一般在4～8h内即可完成。通过水解酸化反应,可大大提高废水的可生化性,有利于后续的好氧生化反应。在好氧阶段,在好氧微生物的作用下,将废水中可生化的有机物分解为CO2和H2O。 3 电解法优于铁屑内电解法 铁屑内电解法是近20年发展起来的一种有效的废水处理方法。该方法利用铁屑中的铁和碳组分构成微小的原电池,以充入的废水为电解质,以电化学反应为主,对废水进行有效处理。 但该工艺在实际运行中与电解法相比有一定局限。 (1)该工艺受废水的pH值影响较大:较低的pH值有利于微电解的处理,pH值大于4以后,COD去除率下降较快。加碱中和时产生沉淀物多,增加了脱水工段的负担,而废渣的最终归属也成了问题。(2)在内电解反应初期,即使表面覆盖了氧化物而被部分钝化的铸铁铁屑仍有足够的铁来参与氧化还原反应而使废水脱色,但铸铁铁屑量有一定的损失。长期重复使用后,随着部分没有被钝化的铸铁铁屑表面不断溶出Fe2+和Fe3+,持续产生水解产物并覆盖在铸铁铁屑表面,使铸铁铁屑层参与反应的有效面积显著减少,废水脱色效果明显下降。(3)铁屑处理装置经一段时间的运行后,铁屑易结块,出现沟流等现象,大大降低处理效果。 4 结束语 采用中和+电解+H/O+生物接触氧化法+活性炭吸附的工艺处理染料废水,具有投资少、处理效果好、运行费用低、抗水质变化冲击能力强、操作简便等特点,废水经处理后完全达到DB21/1627-2008《辽宁省污水综合排放标准》中的直接排放的水污染物最高排放浓度。现场监测验收,这套废水处理设施,对染料废水处理效果明显,具有一定的推广应用价值。 参考文献 [1]李庄,曾光明.偶氮染料废水处理研究现状及其发展方向[J].湖南化工,2000,30(6):12-15. 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[4]程沧沧,胡德文,周菊香.微电解法处理染料废水的研究[J]化学与生物,2005,(1):29-30. 关键词：改性蔗渣,染料,吸附等温线,吸附动力学 近年来, 活性炭吸附法作为防治环境污染的强有力的手段之一, 用于水源、饮水净化及工业废水、生活废水处理。制备活性炭的主要原料是木材和煤炭, 由于这些资源有限, 国内外利用废弃材料制备活性炭, 以谋求廉价原料的探索受到了重视, 如国内外已开发了利用农作物废弃物[1,2,3,4,5]等来制备活性炭的技术。蔗渣活性炭是一种具有特殊微晶结构、微细孔发达、比表面积巨大、吸附能力强的碳, 它作为一种优良吸附剂已广泛应用于制糖、医药、食品等方面。蔗渣的化学组成与木材十分相似, 它作为活性炭的原料, 可大大降低活性炭的原料成本, 提升蔗渣的附加值[6]。 染料废水不但排放量大, 而且颜色深、成分复杂、有毒物质多和难以降解, 造成严重的环境污染, 染料废水的处理是当前热点课题之一[7,8]。染料废水处理的研究很多, 可以分为化学法、物理化学法、生物法或它们之间的优化组合, 应用较多的是吸附法, 活性炭是工业应用最多的固体吸附剂, 但活性炭处理成本太高。本实验利用农林废弃物甘蔗渣制备改性吸附剂, 并利用其处理染料废水, 研究了改性蔗渣对染料废水的脱色性能。 1 实验部分 1.1 主要试剂与仪器 H2SO4、Na OH均为分析纯, 蔗渣;SHZ-D (Ⅲ) 型循环水式真空泵 (巩义市英峪予华仪器厂) 、722型分光光度计 (天津市拓普仪器有限公司) 、DSHZ-300A旋转式恒温振荡器 (太仓实验设备厂) 等。 1.2 分析方法 配制染料的标准系列溶液, 用722分光光度计在波长425.5nm下利测定其吸光度, 绘制浓度与吸光度的标准工作曲线如图1所示。拟合所得的线性方程为y=0.0089x+0.0087, 标准曲线的线性系数R2达到0.9999, 线性相关性好。 1.3 实验方法 1.3.1 改性蔗渣制备 取适量甘蔗渣, 置于2.0L的大烧杯中, 加入一定量的浓硫酸溶液搅拌, 直至蔗渣完全碳化变黑, 然后加入蒸馏水洗至中性, 烘干、碾碎、过筛、备用。 1.3.2 吸附实验 在250ml锥形瓶中加入100m L一定浓度的染料废水, 调节p H值, 加入适量的改性蔗渣, 恒温振荡一定时间后, 过滤, 测滤后液的吸光度。 2 实验结果与讨论 2.1 蔗渣改性 对改性前后的蔗渣用电镜进行扫描, 扫描电镜图见图2。从图2中可知, 未改性蔗渣表面光滑, 而改性之后的蔗渣表面不但粗糙而且形成了许多小孔, 大大提高了蔗渣的比表面积, 从而提高了其吸附性能。 2.2 蔗渣投加量的影响 在100m L浓度为100mg/L的染料废水中投加不同量的改性蔗渣, 在室温下吸附反应一定时间后, 静置过滤, 测滤后液的吸光度, 计算脱色率, 结果见图3。从图3可知染料废水的脱色率随着改性蔗渣投加量的增加而提高, 当投加量为0.8g时, 脱色率达97%。继续加大投加量, 脱色率提高不显著。 2.3 初始p H值的影响 染料废水初始p H值对脱色率的影响见图4。由图4中可知, 在酸性或中性条件下, 改性蔗渣对染料废水的脱色率较高;在碱性条件下, 脱色率随p H值的提高而大大降低。当p H值为7时脱色率效果最佳, 此时脱色率达98%。 2.4 吸附等温线 在100m L初始浓度为20~150mg/L的染料废水中投加等量的改性蔗渣, 在相同条件下吸附平衡后测其吸光度。用Langmuir等温吸附方程[9]对所得数据进行拟合, 结果见图5。由图5可知改性蔗渣对染料的吸附符合Langmuir等温吸附模式, 等温吸附方程为Ce/qe=0.0145Ce+0.3183, R2=0.9801。 2.5 吸附动力学 为了研究改性蔗渣对染料的吸附机理, 实验选取了初始浓度为50mg/L、100mg/L和150mg/L的染料废水作为研究对象, 研究了各初始浓度下随时间的吸附量并用伪二级吸附模型[10]进行拟合, 结果见图6。由图6可知, 改性蔗渣对染料的吸附能很好地用伪二级动力学模型描述。 3 结论 进行酸改性后的蔗渣对染料废水具有很好的处理效果, 当投加量为0.8g/100m L, p H值为7, 在室温下达到吸附平衡后, 染料废水的脱色率可达97%以上。改性蔗渣对染料的吸附符合Langmuir等温吸附方程, 伪二级吸附动力学可以很好地描述改性蔗渣对染料的吸附行为。 参考文献 [1]沈铁焕, 时运铭, 依恒萍.磷酸法麦秆活性炭的研制[J].化工进展, 2001, 4:40-42. 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[9]C.Kannan, K.Muthuraja, M.R.Devi.Hazardous dyes removal from aqueous solution over mesoporous aluminophosphate with textural porosity by adsorption[J].Journal of Hazardous Materials, 2013, 244-245 (15) :10-20. 1 实验部分 1) 实验仪器。 UV-265型紫外分光光度计、COD-571-1型消解装置、COD-571型化学需氧量分析仪、pH计。 2) 实验药品。 过氧化氢 (质量浓度30%) ;硫酸 (分析纯0.01 mol/L) ;氢氧化钠;甲基橙;亚甲基蓝;硫酸亚铁。 3) 实验方法。 使用甲基橙和亚甲基蓝配制混合液, 模拟染料废水, 使用Fenton试剂对其氧化, 根据实验选取最佳的pH范围, 再分别选取最佳的过氧化氢溶液浓度和二价铁离子浓度, 从而得出Fenton试剂处理染料废水的最佳工艺条件。 2 结果与讨论 2.1 最佳pH范围 在每种样品中 (20 mL) 加入同样量的过氧化氢溶液1 mL (质量浓度30%) , 二价铁离子溶液2 mL (0.004 5 mol/L) 。 结果表明当pH降低时, 去除率显著提高, pH的改变对实验结果影响比较大。实验结果见图1。 2.2 最佳过氧化氢浓度 实验表明加入1.0 mL过氧化氢 (质量浓度30%) , 用紫外测定其吸光度 (见图2) , 废水褪色情况有所改善, 去除率有一定的提高。 2.3 最佳二价铁离子浓度 加入2.0 mL二价铁离子溶液 (0.004 5 mol/L) , 用紫外测定其吸光度 (如图3所示) , 整体褪色改善情况很明显, 去除率可以达到82%, 效果非常好。 以上实验说明对于甲基橙指示液 (0.05mol/L) 20mL, 加0.2% (质量浓度) 亚甲基蓝溶液8mL的混合溶液在pH=3.85时过氧化氢与二价铁离子加入量分别为1mL (质量浓度30%) 和2mL (0.004 5mol/L) 时可以达到最佳效果。 3结语 基于以上研究说明对于浓度不太高的染料废水, 当pH在3～4时, 过氧化氢与二价铁离子加入量分别为1mL (质量浓度30%) 和2mL (0.004 5mol/L) 可以达到最佳效果。为了达到最好的处理效果, 应该分批投加。 摘要：选取Fenton试剂高级氧化工艺, 以甲基橙染料为模型污染物, 通过实验确定其最佳工艺参数 (pH范围、过氧化氢和二价铁离子的最佳投加量) , 实验结果表明:当pH在34, 过氧化氢与二价铁离子加入量分别为1 mL (质量浓度30%) 和2 mL (0.004 5 mol/L) 时可以达到最佳效果。 关键词：Fenton试剂,甲基橙,染料废水 参考文献 [1]薛向东, 金奇庭.水处理中的高级氧化技术[J].环境保护, 2001 (6) :13-15. 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[5]田依林, 李明玉, 马同森, 等.Fenton试剂氧化水中芳香族化合物的机理[J].污染防治技术, 2003 (1) :128-130. 1 染料废水 1.1 染料废水的来源 印染行业染料生产过程复杂, 产生的废弃物较多, 在染料加工的磺化、硝化、重氮化、氧化还原以及酸 (盐) 析等很多工艺过程都会产生固体废气物、废水和废气。印染废水主要来自产品结晶后的母液、加工生产流失的染料、部分生产阶段的清洗污水、生产器皿清洗和冲洗厂房或设备产生的废水等[2]。 1.2 染料废水的特点 中国印染工业生产工艺很多是间断式操作, 染料产品数量多、产品产量小, 废水不连续排放的特点, 废水水质变化大, 污水色度高, 而且化学需氧量高且成分复杂, 可生化性较差, 无机盐含量高, 生物毒性大等。 1.3 染料废水的危害 染料废水含有大量的无机重金属离子如铁、钴、镍、铜、铬、镉、砷、铅等排入水体中, 这些重金属离子对水生生态系统有很大的危害。重金属除了危害水生态系统还可能危害到生物体, 由于生物圈的物质循环和能量转移, 重金属随之迁移。重金属可以通过水循环或表面接触危害人体, 有的重金属通过食物链间接地危害人身健康, 如水俣病、痛痛病等, 受重金属污染重者还可能会引起死亡[3]。 2 处理染料废水的方法 印染废水排放总量越来越大, 由于印染行业废水排放标准越来越高, 印染废水的处理难度将越来越大, 因此需要开展成本低、高去除率的废水处理技术。电化学技术是近年来处理化工废水应用最多, 而且处理难度最低的方法。其中应用最广泛的是电化学法, 这种方法应用范围广、操作简单、维护成本低及处理效果明显, 除了染料废水外还应用于很多种工业废水处理领域。 3 Fe/Cu内电解法 3.1 实验原理 铁/铜内电解法实验原理是利用两种金属的化学电位不同, 在以印染废水为电解质的环境中组成很多原电池, 铜作为催化剂, 发生氧化还原化学反应, 对印染废水起到氧化分解的作用, 同时金属离子可以吸附和絮凝去除污染物。而内电解反应中主要降解污染物的是新生态的铁离子和还原氢。 3.2 实验试剂 本实验所用水样为青岛某染料厂的混合染料废水, 主要试剂见表1。 3.3 实验方法 本实验采用铁屑和铜粉作为实验原材料。铁屑筛选后粒径控制在0.3到0.5厘米之间。为消除铁屑和铜粉这两种材料对实验结果的影响, 实验开始前要进行相应的处理;铸铁屑用质量分数为10%的热碱水浸泡0.5h去除表面油渍, 取出后用蒸馏水清洗, 再用2%的稀盐酸浸泡0.5h, 以去除铁屑表面的铁锈, 露出新鲜表面, 再用蒸馏水冲洗干净, 备用。本实验采用静态烧杯实验。将实验材料在烧杯中按比例充分混合, 倒入染料废水, 铁屑与铜粉与染料废水发生化学反应。 3.4 实验结果及讨论 3.4.1 p H的影响 取水样各500 m L, 分别调节p H至2, 3, 4, 5, 6, 将铁屑与铜粉倒入烧杯中, 经过半小时的反应时间。然后取出样品, 用环境监测仪器设备检测化学需氧量和色度两相指标。p H对内电解处理效果的影响图1所示 从实验结果可以看出, 在p H=3时, 色度的去除率达到70%, 而化学需氧量的去除率也可以达到55%, 在Ph=3时这两种污染物的去除率最高, p H值过低或过高均会影响二者的去除率。 3.4.2 铁铜质量比的影响 分别按照铁和铜的质量比为8:1, 16:1, 20:1, 24:1, 30:1, 35:1, 50:1倒入烧杯。取等量水样, 调节p H=3, 将印染废水倒入烧杯中至稍低于铁屑表面, 经过1时的反应, 检测两种物质的去除率。 从实验结果可以看出色度的去除率随铁铜质量比增大而增大, 化学需氧量的去除率随铁铜质量比呈现抛物线趋势, 当铁铜质量比为30:1时色度和化学需氧量的去除率均为最大值75.6%和58.2%, 与不使用催化剂的相比, 去除率分别提高9.1%和15.7%。 4 节能效果对比 染料废水的电化学法与电絮凝方法相比, 反应时间短, 而且不需要消耗电能, 操作维护方法更为简便。在p H=3, 反应时间为0.5h, 铁铜质量比为30:1条件下, 染料废水的去除率最高, 铁/铜电解法对色度的去除率可以达到70%以上, 化学需氧量的去除率可达到60%左右。 参考文献 [1]姜佩.染料废水处理技术研究.中国海洋大学.2012 (04) . [2]陈跃.染料废水处理技术及研究趋势.黄石理工学院学报.2011 (02) . 目前，ABR在处理制革废水中的应用已有相关研究[7,8]。但将制革废水中的染料废水单独用厌氧工艺进行处理的研究还没有相关报道。目前国内外一般都是将染色废水与加脂废水及复鞣废水一起预处理。处理后，对于有综合污水处理系统的企业，与经预处理后的浸灰废水及铬鞣废水一起排入综合污水处理系统，进一步生化处理;对于没有综合污水处理系统的企业，则直接排入市政管网由市政污水处理厂统一处理。主要的预处理工艺有石灰中和沉淀法、氯氧化法、电化学法及膜分离法[9]。这些方法虽然可以去除色度，但是都有其弊端，如造成二次污染，处理成本高等。因此考虑采用环保经济且降解能力强的厌氧生物处理法。另外将染色废水混合于综合废水进行处理也不十分理想，因为尽管这样可以使染料浓度降低但色度依然很高，并且综合处理很难培养出与降解染料相适应的污泥，使对染料处理效果相对较低。而单独处理可以培养出专门处理染料的具有很强针对性的污泥，使染料废水在与综合污水混合前色度大幅下降，降低后续处理难度，提高综合处理效果。 本次实验是用新型结构的ABR处理模拟染料废水。尽管模拟染料废水与制革生产中染色工段废水的组分有一定的差异，但是能够在很大程度上反映出该反应器对于降解染料废水是否具有优势，进而为其以后在该领域的应用提供依据和前提。 1 实验装置与方法 1.1 实验装置 实验装置如图1所示，该反应器为双层结构，共分为五个部分，有效容积约为14L。前两个部分为折流板的前两格室，上部添加填料，用于阻拦污泥防止污泥流失;第三部分是上部与下部连接的部分，设为部分添加填料的厌氧生物滤池;第四和第五部分是厌氧折流板的第四格室和第五格室。第五格室为沉淀池，内部不接种污泥。反应器各格室底部均设置倒角，减少死区体积。各格室容积依次为:4、2.6、4、2、1.4 L。如图1所示。投加填料后，各部分容积依次为:3.6、2.3、2.9、2、1.4 L。水桶中的染料废水经蠕动泵由反应器上部第一格室进入反应器，依次流经第2，第3，第4格室，第5格室出水。该装置已经过了水力特性实验以及启动试验。水力特性实验结果表明该反应器继承了传统ABR反应器的水力优点，具有良好的推流效果，返混程度很低。并且该ABR反应器与一般的ABR相比水力死区有所降低。因此，这种新型结构的ABR反应器具有良好的水力特性。并且该装置的启动性能良好，当人工配置葡萄糖废水COD质量浓度达6000 mg/L时，COD去除率仍能保持在95%以上。 1.2 实验用水 实验采用自配皮革染色废水，组分为葡萄糖营养液和酸性橙Ⅱ按一定比例混合配置，酸性橙Ⅱ是一种皮革常用染料。葡萄糖营养液母液以及微量元素组分如下表所示: 1.3 接种污泥 污泥采用啤酒厂厌氧处理设备中的底泥，用葡萄糖营养液进行培养驯化。 1.4 测试项目与方法 COD:采用标准重铬酸钾法测定[10]。 染料浓度:先对染料(酸性橙Ⅱ)进行波长扫描，确定其最大吸收波长为484 nm，并在该波长条件下绘制浓度-吸光度标准曲线:y=0.0431x-0.0211,R2=0.9992。吸光度用722型分光光度计测量。通过对各格室出水吸光度的测量，由标准曲线计算得出水染料浓度。 p H值:用于监测反应器状态，调整进水pH，精密酸度计测量。 碱度(结果以Ca CO3计):监测并控制反应器的酸碱度，中和滴定法(溴甲酚绿-甲基红指示法[11])。 VFA(挥发性脂肪酸):通过监测各格室的VFA(挥发性脂肪酸)的含量，判断各格室所处的厌氧反应器阶段，并监控反应器是否酸化。蒸馏-滴定法[11]。 COD进水质量浓度为4000 mg/L左右，染料质量浓度由15 mg/L逐渐增加至200 mg/L左右。HRT(水力停留时间)为24 h。 2 实验结果与讨论 2.1 对染料的去除效率 皮革染色废水的色度一般为1000～3000倍，用稀释倍数法测得200 mg/L的酸性橙Ⅱ的色度约为3200倍。因此，将染料质量浓度200 mg/L设定为实验终点。染料起始质量浓度为15 mg/L，染料浓度随时间逐渐升高，每次约增加20 mg/L，直至终点。从图2可以看出:从第一格室到第四格室染料浓度总体逐渐降低，但去除效果上第一格室最强，其次是第三格室。分析原因由于第一格室染料浓度最高，污泥活性最强，随着微生物对染料的逐渐适应对染料的去除能力也大幅增加，因此大部分染料在第一格室被去除;第二格室容积相对较小，内含微生物数量较少，去除效果相对较低;而第三格室为添加填料的厌氧生物滤池，除总体容积较大外，内部还设有填料，附着型和悬浮型微生物共存，厌氧菌与染料充分接触，因此去除效果较好;流入第四格室内的废水因前面格室的作用剩余染料量相对较少，因此该格室的去除率也相对较低。从图3可以看出，该反应器对染料的去除率较高，并且随进水染料浓度的增加变化不大，说明该反应器不仅具有较高的处理效果还具有良好的缓冲能力和适应能力。 2.2 对COD的去除效率 COD是化学需氧量的简称，是衡量水体有机污染的一个最重要指标[10]。反应器对COD的去除情况如图4所示。在整个运行过程中，通过调节进水葡萄糖营养液和染料的配比使进水COD质量浓度一直保持在4000 mg/L左右，并使染料在进水中所占的比例逐渐增加，染料浓度增加的幅度如图2所示。从图4可以看出，在整个过程中COD的去除率变化不大，始终保持在90%以上。说明该反应器没有受到染料的影响，随着染料浓度的升高反应器状态依然保持稳定，并且一直保持较高的COD去除效率。因此，即使当皮革染料废水中混有其他提供较高COD的污染物时，该反应器依然适用。 3 结论 本次实验研究结果表明，这种新型结构的ABR对含有酸性橙Ⅱ染料的废水有较高的去除效率。一方面，反应器在去除废水中染料的同时能够降解水中COD，并且对染料及COD的去除率都在90%以上。另一方面，该反应器具有较强的缓冲能力和适应能力，当废水水质发生变化时，反应器仍能保持良好的去除效率，使出水水质基本稳定。此外，该反应器对染料的适应能力较强，能够在很短的时间内达到较高的去除率并保持稳定。本次实验研究虽只以酸性橙Ⅱ染料作为研究对象，但实验结果所体现的良好的处理效果和反应器所表现出的较强的缓冲适应能力在很大程度上显示了该反应器的优势，表明该反应器适合处理组分较复杂且水质易变化的皮革染色废水。 摘要：采用新型结构ABR处理皮革染料废水实验研究,通过监测其出水COD及染料的去除率,考查该ABR的处理性能。实验结果表明反应器能在较短时间内迅速适应并降解染料,随染料浓度的增加COD以及染料去除率保持在90%以上。此外,反应器具有较强的缓冲能力和适应能力,进水水质变化时出水水质基本恒定。这些结论反映出该反应器对于降解染料废水具有很大优势,尤其适合处理成分复杂多变的皮革染料废水,为其以后在处理皮革染色废水领域的应用提供了依据和前提。 关键词：染料废水,ABR,COD,去除率 参考文献 [1]Andre Bachman,Virbinia L Beard,Perry L McCarty.Performance characteristics of the anaerobic baffled reac-tor[J].Water Res,1985,19(1):99-106. 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染料生产废水处理工艺探讨 第5篇
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