高铁酸盐处理活性黄X-R染料模拟废水工艺参数的正交实验优化研究

王　婷　付忠田*　崔　印　黄　杨　陈　栋

（1东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳1100042营口开发区环境保护监测站辽宁营口115007）

高铁酸盐处理活性黄X-R染料模拟废水工艺参数的正交实验优化研究

王婷1付忠田1*崔印1黄杨1陈栋2

（1东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳1100042营口开发区环境保护监测站辽宁营口115007）

以活性黄X-R染料模拟废水为研究对象，脱色率为考察指标，通过正交实验和极差法确定染料溶液初始浓度、反应液pH、高铁酸盐加入量、搅拌速度、反应时间、温度对反应速率影响程度的优先顺序，并确定用高铁酸盐处理活性黄X-R染料模拟废水的最佳工艺参数。

高铁酸盐；脱色率；活性黄X-R正交实验

染料废水是难处理的工业废水之一，具有色度深、碱性大、有机污染物含量高和水质变化大的特点[1]。目前处理染料废水的方法较多,可是都存在一定的局限性。高铁酸盐通常指的是含+6价态铁的含氧酸盐，其具有强氧化性和选择性，且在分解过程中因产生二价和三价铁离子而具有优良的混凝性能[2～3]。因而在环保中的水处理领域中被认为是一种具有选择性的新型、高效、多功能的绿色氧化剂[4～7]。以往的研究表明，染料溶液初始浓度、反应液pH、高铁酸盐加入量、反应时间、温度等因素都会对处理效果产生一定的影响[8～10]。但各项因素对处理效果的影响程度及主次关系却少有研究。正交实验是通过代表性很强的少数实验反映出实验因素对考察指标的影响情况以确定各因素影响主次顺序的实验方法[11]。本文用正交实验的方法对高铁酸盐处理染料模拟废水的实验条件进行优化选择,研究高铁酸盐处理染料废水的一般规律。

1　材料与方法

1.1仪器、药品、试剂及其他材料

仪器：磁力搅拌器（加热），紫外/可见分光光度计（SpectroFlex成都锐新仪器仪表有限公司）,离心机，标准型pH计（北京赛多利斯仪器系统有限公司PB-10），电子精密天平（梅特勒—托利多仪器有限公司PL203）。

药品与材料：活性黄X－R（原染料，市售），硫酸（分析纯，沈阳经济技术开发区试剂厂），氢氧化钠（分析纯，天津市博迪化工有限公司）,高铁酸钾（天津科密欧）。

1.2模拟废水的配制

根据实验设计，准确称取活性黄X－R染料，并用蒸馏水定容。

1.3活性黄X－R吸收光谱的测定

活性黄X－R染料废水溶液的吸收光谱曲线如图1，从吸收光谱中可看出活性黄X－R在384m处有最大特征吸收。因此选取384nm测试模拟染料废水的吸光度。

图1　吸收光谱曲线

1.4正交试验影响因素及水平的选择

由单因素条件实验可知，影响高铁酸盐处理活性黄X-R染料模拟废水脱色率的因素有染料初始浓度、反应液pH、高铁酸盐加入量、搅拌速度、反应时间、温度等。根据正交实验处理方法特点选定五水平六因素模型，如表所示。

表1　正交试验因素表

1.5实验方法

取相应浓度模拟染料废水在384nm处测定吸光度A0;用量筒量取50mL该浓度废水于烧杯中，加入实验设计高铁酸盐量，置于预热的磁力搅拌器上进行反应，调整磁力搅拌器至设定转速，待液体温度稳定开始计时。反应至实验设计时间取下烧杯，待液体温度降至室温取样离心。取离心后上清液测定吸光度A1，并按式（1）计算其脱色率：

A0——处理前溶液的吸光度；

A1——处理后溶液的吸光度。

式（1）中A0为最大可见吸收波长下染料模拟废水原液的吸光度；

A1为最大可见吸收波长下染料模拟废水不同反应t时间后的吸光度。

2　结果与讨论

2.1正交试验结果与讨论

2.1.1正交试验标记结果

表2　正交试验标记结果

2.1.2极差分析

根据极差R的大小可以看出,在各因素选定的范围内,影响处理效果的各因素的主次关系依次为:反应液pH（B）＞反应时间（E）＞初始浓度（A）＞高铁酸钾摩尔量/染料摩尔量（C）＞温度（F）＞搅拌速度(D)。

3　结语

(1)通过五水平六因素的正交实验研究可知，高铁酸盐处理活性黄X-R染料模拟废水过程中6种因素对活性黄X-R染料废水脱色的影响程度大小依次为：反应液pH（B）＞反应时间（E）＞初始浓度（A）＞高铁酸钾摩尔量/染料摩尔量（C）＞温度（F）＞搅拌速度(D)。

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王婷（1994—），女，东北大学环境工程专业2012级本科生。