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(zhì)變化大、有毒等特點，屬難處理的工業(yè)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(chǎn)、使用過程中產(chǎn)生大量廢水。此類廢水顏色深，難以生物降解，嚴重污染環(huán)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(huán)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(zhì)量比為120∶25，反應時間為15min，廢水初始質(zhì)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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(nèi)，結(jié)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(jié)晶紫和堿性品紅溶液的質(zhì)量濃度均為50mg/L，原始溶液pH值分別為7．0和6．5，不調(diào)pH值。
2結(jié)果與討論
2．1高鐵酸鉀投加量的影響
分別以50mg/L的結(jié)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(jié)晶紫和堿性品紅脫色率的影響，試驗結(jié)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(jié)晶紫和堿性品紅的脫色率上升；而高鐵酸鉀投加量繼續(xù)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(chǎn)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(jié)果表明：高鐵酸鉀降解結(jié)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(jié)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(jié)果見圖3和圖4。
2．3染料濃度的影響
根據(jù)高鐵酸鉀降解50mg/L結(jié)晶紫的最佳投加量（200mg/L）可確定高鐵酸鉀與結(jié)晶紫的質(zhì)量比為4∶1，恒溫60℃，考察結(jié)晶紫質(zhì)量濃度（20~50mg/L）變化對脫色率的影響，試驗結(jié)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(zhì)量比為2∶1，恒溫30℃，考察堿性品紅質(zhì)量濃度（20~50mg/L）變化對脫色率的影響，試驗結(jié)果見圖6。
由圖5和圖6可看出，當高鐵酸鉀與染料的質(zhì)量比一定時，染料濃度對結(jié)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，F(xiàn)e（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(zhì)的反應速率比Fe（Ⅵ）快3～5個數(shù)量級，并且較強的氧化性能更容易地使結(jié)晶紫和堿性品紅的發(fā)色基團發(fā)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(nèi)，大部分染料被快速氧化降解；5～20min內(nèi)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(wěn)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(jié)晶紫和堿性品紅的生色基，并使助色基脫落，使結(jié)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(jié)論
（1）采用高鐵酸鉀脫色結(jié)晶紫和堿性品紅廢水是可行的，50mg/L的結(jié)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(jié)晶紫更容易被氧化降解。
（2）高鐵酸鉀分別降解50mg/L結(jié)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(zhì)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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