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化学氧化-活性炭固定床吸附法处理酸性黑10B印染废水

发布时间:2010-6-21 18:10:48  中国污水处理工程网

摘要:采用化学氧化-活性炭固定床吸附法对酸性黑10B染料所配废水进行处理,并讨论了影响CODCr去除率的各种因素。染料初始质量浓度为150mg/L,CODCr为432mg/L,色度为2800倍时,在pH=6,反应时间25min,NaClO为4.84g/L,10cm活性炭固定床,色度去除率为100%,CODCr去除率为89.6%;通过反应前后的UV-Vis光谱图的比较,进一步说明该方法对此种染料有比较好的去除效果。

关键词:化学氧化,吸附,酸性黑10B

印染废水工业废水的主要排放源之一,其中往往含有大量的高浓度、高色度、成分复杂且难于降解的有机物。目前,处理印染废水大多采用化学与生物处理相结合的方法,但由于印染行业具有产品批量小、品种多,产生的废水水质变化大等特点,处理效果并不理想。采用化学氧化-活性炭固定床吸附法处理酸性黑10B染料废水,工艺新,效果好,为该工艺用于实际印染废水处理提供了科学依据。同时可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。

1实验部分

1.1仪器与试剂

CIC-100离子色谱仪、磁力搅拌器、测定CODCr用仪器与试剂、NaClO、活性炭固定床等。

1.2实验步骤

将盛有100mL水样的烧杯放置磁力搅拌器上,加入一定量的NaClO,调节溶液的pH,反应一定时间后,取水样测定其CODCr和色度[1],计算二者的去除率。然后使该水样通过活性炭固定床,并对流出液进行CODCr和色度的测定。因水样中含有较多Cl-,采用CIC-100离子色谱仪测出Cl-的具体浓度,根据该浓度配制NaCl溶液,测其CODCr,通过差量法即可得出CODCr的真实值。

2结果与讨论

2.1废水的指标
用酸性黑10B配制,质量浓度为150mg/L,CODCr为432mg/L,色度2800倍,ph为6。

2.2反应机理探讨

活性炭的比表面积一般高达500~1700m2/g,这是活性炭吸附能力强,吸附容积大的主要原因。表面积相同的炭,对同一种物质的吸附容量有时也不相同,这与活性炭的细孔结构与细孔的分布有关。一般活性炭小微孔容积为0.15~0.90mL/g,表面积占活性炭总表面积的95%以上,因此活性炭与其他吸附剂相比,小微孔具有特别优越的特征。在液相吸附时,吸附质分子直径较大,这时小微孔几乎不起作用。因此,采用化学氧化-活性炭固定床吸附法对酸性黑10B染料废水进行处理,正是利用了NaClO的强氧化性将大分子氧化成小分子化合物利于活性炭吸附的这种特点。

2.3氧化剂用量的选择

100mL水样,pH=6,反应时间=25min。改变氧化剂(2.5%的NaClO溶液,以下相同)的量,结果见图1和图2。

图1氧化剂投加量对CODCr去除的影响 图2氧化剂投加量对色度去除率的影响

从上图1可以看出,加入了氧化剂,CODCr的值反而增加了,并且随着氧化剂用量的增加,CODCr值逐渐增加。这是因为NaClO使染料分子的偶键断裂,原来的大分子变成小分子,有利于K2Cr2O7的氧化从而使CODCr增高;从上图2可以看出,加入了氧化剂,色度的去除率即显著提高,并且随着氧化剂用量的增加,色度的去除率逐渐增加,但当氧化剂的量达24mL以后时,色度的去除率基本不再增加。

综合图1和图2,对100mL色度为2800倍的水样,实验中氧化剂的用量为24mL较为合适。

2.4反应时间的选择

反应时间由氧化速度来确定。根据有关资料,NaClO分解率在15min内达99.9%,因此反应时间确定为25min[2]。

2.5反应溶液pH的选择
100mL水样,氧化剂的量24mL,反应时间25min,改变反应溶液的pH,结果见图3。

从图3可以看出,NaClO在酸性条件下对色度的去除十分有利。这主要是在酸性条件下,NaClO主要是以HClO形式存在,HClO的穿透能力较强,可以扩散到污染物的内部发生反应,破坏酸性黑10B分子的发色基团,从而起到脱色的目的。而在碱性条件下,效果不佳,这是因为碱性条件下,NaClO主要是以ClO-形式存在,ClO-的穿透能力较弱,较难扩散到污染物的内部不利于氧化。综合分析,为不使处理后的水呈酸性,反应溶液pH=6就满足要求。

2.6活性炭固定床吸附

氧化处理之后的水样进入活性炭固定床,利用活性炭小微孔吸附氧化生成的小分子,同时利用活性炭的催化作用进一步催化氧化大分子有机物,使活性炭的吸附能力进一步提高。实验表明,采用化学氧化-活性炭固定床吸附法对酸性黑10B染料废水进行处理,比单纯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约50%。

2.7吸附剂的再生

吸附剂为粒状活性炭,其再生主要包括加热再生法、化学氧化再生法、溶剂再生法、生物再生法、电加热再生法。本实验采用电加热法中的微波再生法对活性炭进行再生,主要利用活性炭能够很好地吸收微波,达到自身快速升温,从而实现活性炭的再生。实验结果表明,吸附剂吸附活性降低5%~8%,有很高的重复利用率。

3结论

3.1处理前后水样紫外-可见光谱图比较

处理前,水样在紫外可见区有明显的吸收峰,经该法处理后,600nm和300nm左右

1.处理前水样UV-Vis光谱图;2.蒸馏水UV-Vis光谱图;3.经化学氧化-活性炭固定床吸附处理后水样UV-Vis光谱图
的峰消失。这些结果说明:UV-Vis光区已无N=N双键,及芳香结构的特征吸收,说明分子结构中的这部分已被NaClO破坏并被活性炭固定床完全吸附,证明该方法是可行的。

3.2实验处理前后水样指标

实验处理前后水样指标如表1所示。

3.3实验结论

采用化学氧化-活性炭固定床吸附法对酸性黑10B染料所配废水进行处理,在pH=6,反应时间=25min,NaClO为4.84g/L,10cm活性炭固定床,色度去除率可达100%,处理后出水澄清透明,CODCr去除率可达89.6%,为该工艺处理实际印染废水提供了科学依据。

参考文献
1奚旦立,孙浴生,刘秀英.环境监测(修订版).北京:高等教育出版社,2001.387~388
2潘峰,吴家瑶.催化氧化法处理印染废水试验.污染防治技术,1999,12(2):109~110来源:谷腾水网

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