染料废水的二氧化氯消毒处理研究

1352011年第24期（总第54期）135教学实战染料废水的二氧化氯消毒处理研究襄樊职业技术学院刘明辉【摘要】二氧化氯能有效地除去环境中的多种无机、有机、有毒物质，杀灭各种病菌、病毒，已广泛地应用于中水处理、污水治理与饮用水消毒处理以及空气净化等环保领域，被誉为“环境净化剂”。在环境严重污染、生态日益恶化的今天，ClO2对于治理环境、改善生态、保持国民经济的持续发展、不断提高人民健康状况都将起到越来越重要作用。【关键词】二氧化氯催化氧化消毒剂·职校教学一、二氧化氯的性质二氧化氯为黄绿色气体，在水中的溶解度为2.9克/升，在水中能被光分解，与氨不起反应。二氧化氯对人体有刺激，当大气中二氧化氯含量为14mg/L时，就可使人觉察；45mg/L时，明显地刺激呼吸道。另外，当二氧化氯在空气中的体积浓度超过10%时会有爆炸性，但在水溶液中则无危险性，因此在使用二氧化氯时要非常小心。二氧化氯的挥发性较大，稍一曝气即从溶液中逸出；温度升高、曝光或与有机质相接触，也会发生爆炸。因此，在实际应用中，二氧化氯须避光保存，一般情况下，得现场制备、现场使用。二、实验部分（一）实验药品亚氯酸钠、硝酸铜、硝酸镍、硝酸锌、硝酸锰、硝酸钾（AR）；氢氧化钠与浓盐酸（AR）；粒状活性炭（北京光华活性炭厂），γ-Al2O3（AR）。本实验采用配制的染料模拟废水，活性艳蓝（模拟废水Ⅰ），其CODCr为598mg/L；阳离子艳红X-5GN（模拟废水Ⅱ），其CODCr为645mg/L；分散兰2BLN（模拟废水Ⅲ），其CODCr为682mg/L。（二）实验步骤（1）二氧化氯化学氧化实验：不加催化剂，直接用二氧化氯氧化处理染料模拟废水，重点考察反应时间、溶液的pH及氧化剂用量对氧化处理效果的影响。（2）催化剂的筛选实验：将自制的九种催化剂与二氧化氯组成催化氧化体系，对染料模拟废水进行催化氧化处理实验，筛选最佳的催化剂。（3）催化氧化实验：重点考察催化剂投加剂量、氧化剂投加量、溶液的pH、反应时间对模拟废水的催化氧化处理，确定最佳工艺条件。三、结果与讨论（一）二氧化氯化学氧化实验结果与讨论取三种模拟废水，投加不同剂量的二氧化氯溶液，调节反应的pH，在室温下振荡反应一段时间，测定反应后溶液的CODCr值，计算CODCr去除率。确定了最佳的工业条件为：二氧化氯投量2.0%（1.0%的水溶液）、反应时间60min、反应的pH为3~5。在此工艺条件下重复实验5次，结果见表1。表1化学氧化模拟废水实验结果模拟废水CODCr去除率/%12345平均模拟废水Ⅰ21.420.920.721.821.221.2模拟废水Ⅱ22.022.422.923.122.322.5模拟废水Ⅲ24.324.724.524.825.124.7从表1数据说明，二氧化氯氧化模拟染料废水处理效果稳定，但CODCr去除率较低，且对三种不同的染料废水没有明显差异。（二）催化氧化实验的实验结果与讨论１.催化剂优选实验分别取模拟废水Ⅰ和Ⅱ各100mL，投加二氧化氯溶液2mL（1.0%的水溶液）和自制催化剂（浸渍染料废水）4.0g，调节水样的pH＝3~5，室温下振荡反应60min。测定反应后的CODCr值，计算CODCr去除率。加入催化剂对模拟废水进行催化氧化的效果良好，CODCr去除率明显升高，除1＃Mn/AC和7＃AC外，对模拟废水Ⅰ和模拟废水Ⅱ的CODCr去除率均在70%以上，特别是2＃（Ni/AC）催化剂对两种模拟废水的CODCr去除率率最好，分别达83.6%和88.5%。因此，确定2＃（Ni/AC）催化剂为最佳催化剂。２.催化剂最佳投加量分析分别投加不同量的2＃（Ni/AC）催化剂，结果得知催化剂投加在0.03~0.06g/mL时，效果最好。本文选择0.04g/mL作为最佳投加量。３.反应pH对处理效果的影响分别取三种模拟废水100mL，加入4.0g2＃（Ni/AC）催化剂，投加2mL二氧化氯溶液，调节水样的pH后，常温下振荡反应60min，测定反应后模拟废水的CODCr值，计算相应的去除率。４.氧化剂用量对处理效果的影响分别取三种模拟废水100mL，加入4.0g2＃（Ni/AC）催化剂，调节模拟水样的pH＝4左右，投加不同量的氧化剂，常温下振荡反应60min。在氧化剂二氧化氯用量小于20mg（100mL模拟废水）时，三种模拟废水的CODCr去除率随氧化剂用量增加而快速上升；大于20mg后，CODCr的去除率变化不大。由此确定氧化剂的最佳投加量为20mg（100mL模拟废水）。四、结论（1）ClO2催化氧化对三种模拟废水均有较强的CODCr去除能力，在氧化剂投加量相同条件下，对比化学氧化，CODCr去除率由平均24.3%提高到88.6%，催化氧化效果明显。（2）通过对自制催化剂的优选实验，确定了ClO2催化氧化法处