三苯甲烷染料廢水處理技術(shù)

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(diǎn)，屬難處理的工業(yè)廢水。三苯甲烷類(lèi)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(guò)程中產(chǎn)生大量廢水。此類(lèi)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(wèn)題一直沒(méi)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(lái)，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50 mg/L 酸性紅B，在高鐵酸鉀投加量為70 mg/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(shí)間為15 min，廢水初始質(zhì)量濃度為25mg/L 時(shí)，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(jiàn)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(shí)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(cháng)（結晶紫和堿性品紅的最大吸收波長(cháng)分別為584 nm 和543 nm）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100 mL 模擬染料廢水置于500 mL 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(jìn)行氧化降解反應。反應過(guò)程中每隔一定時(shí)間取樣分析染料的吸光度，計算染料的脫色率。若無(wú)特別說(shuō)明，每次處理的結晶紫和堿性品紅溶液的質(zhì)量濃度均為50 mg/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50 mg/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(jiàn)圖1和圖2。

由圖1 和圖2 可以看出，隨著(zhù)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(jià)形式存在，在pH 值為1～14 時(shí)都有較強的氧化性。在酸性溶液中，其氧化還原電位高達1．9 V；在堿性溶液中，其氧化還原電位為0．72 V，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(zhù)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200 mg/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100 mg/L，脫色率為94．3％。

 2．2 反應溫度的影響

分別以50 mg/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100 mg/L，考察反應溫度對脫色率的影響，試驗結果見(jiàn)圖3 和圖4。

 2．3 染料濃度的影響

根據高鐵酸鉀降解50 mg/L 結晶紫的最佳投加量（200 mg/L）可確定高鐵酸鉀與結晶紫的質(zhì)量比為4∶ 1，恒溫60 ℃，考察結晶紫質(zhì)量濃度（20 ~ 50mg/L）變化對脫色率的影響，試驗結果見(jiàn)圖5。通過(guò)高鐵酸鉀降解50 mg/L 堿性品紅的最佳投加量（100 mg/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，試驗結果見(jiàn)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(shí)，染料濃度對結晶紫和堿性品紅的脫色率沒(méi)有明顯影響，均可達到90％以上。這是因為高鐵酸鉀在反應過(guò)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(zhì)的反應速率比Fe（Ⅵ）快3～5 個(gè)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(fā)色基團發(fā)生斷裂而達到脫色的目的。

 2．4 反應時(shí)間的影響

反應時(shí)間與脫色率之間的關(guān)系如圖1 ~ 圖6 所示，在投加高鐵酸鉀的前5 min 內，大部分染料被快速氧化降解；5～20 min 內有一部分染料仍被緩慢氧化降解；20 min 以后，染料濃度的變化基本穩定。0～5 min 時(shí)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。10 min 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。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

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，50 mg/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50 mg/L 結晶紫和堿性品紅時(shí)，氧化劑最佳投加量分別為200 和100 mg/L，最佳降解溫度分別為60 和30 ℃；當染料質(zhì)量濃度低于50 mg/L 時(shí)，在最佳條件下，染料脫色率幾乎不受影響。