【集萃網(wǎng)觀察】偶氮染料廢水化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、成分復(fù)雜、色度高,較難處理,且處理費(fèi)用高[1]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)偶氮染料廢水的處理方法進(jìn)行了大量的研究[2,3],主要有吸附法、絮凝沉淀法、化學(xué)氧化法、電解法、生物法及這些方法的組合。 本工作采用內(nèi)電解法,用廢棄的鑄鐵鐵屑處理偶氮染料廢水(簡(jiǎn)稱廢水)。研究了鑄鐵鐵屑加入量、酸性反應(yīng)pH、鹼性反應(yīng)pH、鹼性反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)廢水脫色率的影響。通過正交實(shí)驗(yàn)找出廢水處理的最佳操作條件。
1 實(shí)驗(yàn)部分 1.1 廢水水質(zhì) 某染料廠偶氮染料廢水,pH為7.01,色度為0.19(380nm處分光光度計(jì)讀數(shù))。 1.2 材料、試劑和設(shè)備 鑄鐵鐵屑取自武漢理工大學(xué)校辦機(jī)械廠機(jī)床加工廢棄物,取18目篩下物。重鉻酸鉀、硫酸亞鐵銨、HCl、NaOH:分析純。配制0.250mol/L重鉻酸鉀溶液和0.10mol/L硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液備用。 800型電動(dòng)離心機(jī):江蘇龍崗醫(yī)療器械廠;721型分光光度計(jì):上海第三分析儀器廠;UV-2102PC型紫外-可見分光光度計(jì):美國(guó)UNICO公司;ORZ0N818型精密pH計(jì):美國(guó)奧立龍公司;BP210S型電子天平:德國(guó)賽多利斯公司。 1.3 實(shí)驗(yàn)方法 稱取定量鑄鐵鐵屑,置于100mL燒杯中,用一定量0.1mol/L的HCl溶液浸泡,用玻璃棒攪拌清洗30min,然后用大量蒸餾水清洗。分別取50mL廢水置于各燒杯中。并將清洗后的鑄鐵鐵屑按編號(hào)放入不同燒杯中,用玻璃棒攪拌10min,使鑄鐵鐵屑與廢水充分接觸。用HCl溶液調(diào)廢水pH至實(shí)驗(yàn)所需值,充分?jǐn)嚢杓s30min。用NaOH溶液調(diào)廢水pH至實(shí)驗(yàn)所需值。在電動(dòng)離心機(jī)上以2000r/min的轉(zhuǎn)速離心分離一定時(shí)間,取上層清液用分光光度計(jì)在最大可見吸收波長(zhǎng)(380nm)處測(cè)定吸光度,計(jì)算廢水的脫色率[2]。
2 結(jié)果與討論 2.1 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果 根據(jù)內(nèi)電解法的機(jī)理[4]:Fe2+的產(chǎn)生及溶液中發(fā)色基團(tuán)的破壞需在酸性條件進(jìn)行,而廢水中原有懸浮物及通過內(nèi)電解產(chǎn)生的不溶物的吸附凝聚需在鹼性條件下進(jìn)行,故反應(yīng)需分別調(diào)節(jié)酸性反應(yīng)條件和鹼性反應(yīng)條件的pH。 由文獻(xiàn)[5]可知,影響廢水色度去除的主要因素有:鑄鐵鐵屑加入量和鹼性反應(yīng)時(shí)間。根據(jù)前期靜態(tài)單因子實(shí)驗(yàn)已初步確定了廢水處理的操作條件,為進(jìn)一步確定最佳處理?xiàng)l件,選用L9(34)正交表考察鑄鐵鐵屑加入量、酸性反應(yīng)pH、鹼性反應(yīng)pH、鹼性反應(yīng)時(shí)間對(duì)廢水處理效果的影響。正交實(shí)驗(yàn)因素水平如表1所示,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。
從正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果的極差分析中可見,所選定的影響因素中,鑄鐵鐵屑加入量對(duì)廢水脫色率的影響最大,其次是酸性反應(yīng)pH,再次是鹼性反應(yīng)pH,最后是鹼性反應(yīng)時(shí)間。由表2的極差分析部分確定最佳處理工藝條件為:鑄鐵鐵屑加入量10g,酸性反應(yīng)pH4.0,鹼性反應(yīng)pH7.0,鹼性反應(yīng)時(shí)間10min。實(shí)驗(yàn)測(cè)得此條件下對(duì)廢水的脫色率為98.89%。
2.2 紫外-可見吸收光譜分析
原始廢水的紫外-可見吸收光譜見圖1。由圖1可見,在316,558nm處有兩個(gè)特征峰,分別是 環(huán)結(jié)構(gòu)和偶氮鍵的特征峰。
在正交實(shí)驗(yàn)8#條件下處理后廢水的紫外-可見吸收光譜見圖2。由圖2可見,脫色處理后的廢水在可見區(qū)的特征峰基本消失,而在250nm處出現(xiàn)了一個(gè)新的吸收峰,由于染料初始濃度較高,該波長(zhǎng)附近的吸收峰較大,說明偶氮結(jié)構(gòu)被還原后生成了一種新的結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)可能為氫化偶氮。圖2中310nm處的特征峰還存在,但峰值有所降低,說明還原處理時(shí)循環(huán)結(jié)構(gòu)的破壞不明顯.
2.3 鑄鐵鐵屑回用次數(shù)對(duì)廢水脫色率的影響
取50mL廢水,分別加入不同回用次數(shù)的鑄鐵鐵屑,在鑄鐵鐵屑加入量為10g、酸性反應(yīng)pH為2.0的條件下,用六聯(lián)攪拌器以150r/min攪拌反應(yīng)10min,將反應(yīng)后的廢水pH調(diào)至7.0,反應(yīng)10min后,取上層清液測(cè)定吸光度。鑄鐵鐵屑回用次數(shù)對(duì)廢水脫色率的影響見表3。由表3可見,鑄鐵鐵屑回用1次的廢水脫色率與回用4次的廢水脫色率有一定的差別,但不顯著。這是因?yàn)?在反應(yīng)初期,即使表面覆蓋了氧化物而被部分鈍化的鑄鐵鐵屑仍有足夠的鐵來參與氧化還原反應(yīng)而使廢水脫色,但鑄鐵鐵屑量有一定的損失。多次重復(fù)使用后,部分沒有被鈍化的鑄鐵鐵屑表面不斷溶出Fe2+,持續(xù)產(chǎn)生水解產(chǎn)物并覆蓋在鑄鐵鐵屑表面,使鑄鐵鐵屑層參與反應(yīng)的有效面積顯著減少,廢水脫色率下降。
由表3和表4可見,鑄鐵鐵屑使用6次后對(duì)廢水的脫色率明顯下降,將使用6次后的鑄鐵鐵屑活化,活化后鑄鐵鐵屑對(duì)廢水的脫色率由86.80%提高至93.83%,活化后的鑄鐵鐵屑很難恢復(fù)到反應(yīng)初期的水平。
3 結(jié)論
a)采用內(nèi)電解法處理含偶氮染料廢水。正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見,所選定的影響因素中,鑄鐵鐵屑加入量對(duì)廢水脫色率的影響最大,其次是酸性反應(yīng)pH,再次是鹼性反應(yīng)pH,最后是鹼性反應(yīng)時(shí)間。由此確定最佳工藝條件為:鑄鐵鐵屑加入量10g,酸性反應(yīng)pH2.0,鹼性反應(yīng)pH7.0,鹼性反應(yīng)時(shí)間10min,此時(shí)的脫色率達(dá)到98.89%。
鑄鐵鐵屑使用具次后對(duì)廢水的脫色率明顯下降,將使用6次后的鑄鐵鐵屑活化,活化后廢水脫色率由86.80%提高至93.83%,活化后的鑄鐵鐵屑很難恢復(fù)到反應(yīng)初期的水平。
參考文獻(xiàn)
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來源: 印染在線
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