微电解-Fenton联用技术处理活性艳蓝X-BR模拟染料废水

吕建晓,崔英

（河南科技学院,河南新乡453003）

微电解-Fenton联用技术处理活性艳蓝X-BR模拟染料废水

吕建晓,崔英

（河南科技学院,河南新乡453003）

采用微电解-Fenton联用技术对活性艳蓝X-BR模拟染料废水进行处理,考察了溶液初始pH、铁屑投加量以及H2O2投加量等因素对脱色效果的影响.结果表明：单独采用微电解法对活性艳蓝X-BR也具有一定的脱色效果.对质量浓度为100 mg/L的X-BR溶液,初始pH为6,铁屑投加量为100 g/L,反应30 min可达平衡,脱色率在70%左右.H2O2单独加入染料废水时仅有微弱的脱色作用,但将其加入铁屑-废水混合体系后可以显著提高铁屑对活性艳蓝的脱色效果.在最佳的微电解处理条件下,再加入体积分数30%的H2O260 mL/L,20 min就可将脱色率由70%提高到90%以上.

铁屑；微电解；Fenton；染料废水

我国是染料生产和使用大国.在染料的生产和使用过程中,有许多染料随废水直接排放到水体中,造成水体的污染,而这些染料大多属于人工合成的化学物质,在水体中难降解、毒性大,对人和水生动植物有较大危害.据统计,每年纺织印染行业排放的废水,约占我国工业废水排放量的35%.活性染料是染料分子中带有活性基团的一类水溶性染料,具有色泽鲜艳、色谱齐全、价格较低、染色工艺简便、匀染性良好等优点,是目前染料工艺中一类重要的染料.因而,活性染料的废水处理,一直是我国水污染治理行业中的重点问题[1-4].

目前印染废水的处理方法主要有生物法、化学混凝法、活性炭吸附法、超滤法、高级氧化法、电解法等,但是这些方法均存在一定不足.20世纪70年代,苏联把铁碳微电解法用于印染废水的处理,利用铁和碳之间的电位差,在反应体系中形成一个小型的微电池回路,相较于单一利用铁屑的还原性,加速了脱色反应,近年来受到广泛重视.但该法在实际应用过程中也存在诸多缺陷：处理的过程中要求pH较低,电极的消耗速度较快,反应时间较长.而且在处理过后的水中含有大量的Fe2+,会导致水浑浊.因此,如何将铁碳微电解法进行改进以适应发展需求成了关注的问题[5-9].

Fenton氧化法作为一种高级氧化技术,对废水中的多种污染物质均具有很高的降解能力,但该法的缺陷在于成本过高.本文拟将微电解法和Fenton氧化法相结合,即在铁碳微电解反应中加入一定的H2O2,利用微电解过程中产生的Fe2+与H2O2形成Fenton体系,二者可起协同作用,既减少了铁屑和H2O2的用量,又大大提高了反应效果[10-13].

本研究以工业废铁屑为主要药剂,采用微电解-Fenton联用技术对活性艳蓝X-BR模拟染料废水进行处理,并对处理过程的影响因素进行探讨,找出最佳的工艺参数.

1 材料与方法

称取一定量的废铁屑（取自河南科技学院机电学院实训中心）,用0.1mol/L的NaOH溶液浸泡30min,以去除铁屑表面的油脂；再用0.1 mol/L的盐酸浸泡10 min,以去除铁屑表面的氧化物或氢氧化物,提高铁屑的活性.铁屑冲洗干净后,立即加入事先准备好的染料废水中,再加入一定量的H2O2,然后置于25℃恒温振荡器中进行反应,一段时间后取上清液测定吸光度,计算脱色率.

2 结果与分析

2.1 废水初始pH对微电解法处理效果的影响

用HCl或NaOH调节废水的pH分别为2、4、6、8、10、12,然后均加入处理好的铁屑80 g/L,25℃振荡反应,间隔5 min取样,结果见图1.

图1 废水初始pH对微电解脱色效果的影响Fig.1 Influence ofwastewater’s initial pH on the decoloration effect ofmicro-electrolysis

由图1可知,废水初始pH在2~6的酸性条件下,微电解法均可达到较好的脱色效果；但在碱性条件下,脱色率明显下降,且试验过程中观察到碱性条件下反应一段时间后废水发黄且浑浊,可能是形成了Fe（OH）3沉淀.

2.2 铁屑投加量对微电解法处理效果的影响

调节废水的pH为6,然后分别加入处理好的铁屑40、60、80、100、120、140 g/L,25℃振荡反应,间隔5 min取样,结果见图2.

图2 铁屑投加量对微电解脱色效果的影响Fig.2 Influence ofiron scrap’s addition dose on the decoloration effect ofmicro-electrolysis

由图2可知,随铁屑投加量的增加,脱色效率也逐渐提高.当铁屑投加量达到100 g/L后,30 min内脱色率可达71%.此后,脱色率随投加量的增加速率变缓.

2.3 单独H2O2对染料的脱色效果

调节废水的pH为6,然后分别加入体积分数30%的H2O22、4、6、8、10 mL,25℃振荡反应,间隔5 min取样,结果见图3.

图3 单独H2O2对染料的脱色效果Fig.3 Decoloration effect ofthe dye wastewater byH2O2singly

由图3可知,单独加入H2O2对染料仅有极微弱的脱色效果,100 mL质量浓度为100 mg/L的X-BR废水中投加10 mL30%的H2O2,45 min内的脱色率低于7%.

2.4 不同H2O2投加量对微电解法处理效果的影响

调节废水的pH为6,加入处理好的铁屑100g/L,然后再分别加入体积分数30%的H2O22、4、6、8、10mL, 25℃振荡反应,间隔5 min取样,结果见图4.

图4 不同H2O2投加量对铁屑处理效果的影响Fig.4 Influence ofH2O2’s addition dose on the decoloration effect ofiron scrap

由图4可知,H2O2的加入对铁屑微电解法的处理效果有明显的改善,反应速率、脱色效率均有明显提高,主要原因在于,微电解过程中产生的Fe2+与H2O2形成Fenton体系,二者协同起作用,大大提高了反应效果.对质量浓度为100 mg/L的活性艳蓝X-BR溶液,当铁屑投加量为100 g/L,30%H2O2投加量达到60 mL/L时,反应20 min即可达平衡,脱色率在90%以上.而不加H2O2时,反应达到平衡需要30 min,且脱色率在70%左右.

3 小结

铁屑微电解法对活性艳蓝X-BR具有一定的脱色效果.对质量浓度为100 mg/L的X-BR溶液,初始pH为6,铁屑投加量为100 g/L,反应30 min可达平衡,脱色率在70%左右.H2O2单独加入染料废水时仅有微弱的脱色作用,但将其加入铁屑-废水混合体系后后可以显著提高铁屑对活性艳蓝的脱色效果.在最佳的微电解处理条件下,再加入体积分数30%的H2O260 mL/L,可将反应平衡所需时间缩减到20 min,且脱色率由70%提高到90%以上.

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（责任编辑：卢奇）

Treatment of reactive Blue X-BR simulated wastewater by Microelectrolysis-Fenton coupling technique

LYU Jianxiao,CUI Ying
（Henan Institute ofScience and Technology,Xinxiang453003,China）

Reactive blue X-BR simulated wastewater was treated by microelectrolysis-Fenton coupling technique. Influencing factors on the decoloring effect such as initial pH,iron dosage and H2O2dosage et al,were explored.The results showed that,X-BR wastewater could be decolored to a certain extent by microelectrolysis method singly.For X-BR solution with the concentration of 100 mg/L,under conditions of initial pH 6,iron dosage of 100 g/L,the reaction could reach balance within 30 minutes with decoloration ratio 70%.Very weak decoloration effect could be obtained when use H2O2singly,yet,when added into the iron-wastewater system,it could greatly improve the decoloration effect.Under the optimum conditions of microelectrolysis,when the dosage of 30%H2O2reached 60 mL/ L,the decoloration ratio could increase to 90%from 70%within 20 minutes.

iron scrap；microelectrolysis；Fenton；dye wastewater

X703.1

A

1008-7516（2016）03-0060-04

10.3969/j.issn.1008-7516.2016.03.013

2016-03-15

河南科技学院2014年攀登计划资助项目（208010714005）

吕建晓（1979―）,女,河南南阳人,博士,讲师.主要从事水污染控制教学研究.