零价铁法处理活性艳橙X_GN染料废水_杨颖

的矾花上,而形成体积更大的凝聚体,提高了沉降性能和沉降速度[46]。2材料与方法2.1试验材料活性艳橙X-GN染料水溶性好,可生化性差,属于传统混凝难以处理的染料,且印染行业用量大,具有一定典型意义,因此选用活性艳橙X-GN染料废水作为研究对象。活性艳橙X-GN的分子式如图1所示。图1活性艳橙X-GN染料分子式铁屑取自机械加工场的灰口铸铁屑,铁屑呈矩形条状,边缘不齐,表面粗糙,多伴有细小裂缝。灰口铸铁除铁以外元素的构成如表1所示。表1灰口铸铁的一般化学成分元素w×100C2.5～3.6Si1.1～2.5Mn0.6～1.2S≤0.5P≤0.15经预处理试验比较,该铁屑经过酸洗后对染料废水的处理效果较直接水洗和用碱洗后的处理效果差,因此,经综合考虑采用清水冲洗作为铁屑的预处理手段。2.2试验方法取一定量的铁屑置于150mL锥形瓶内,经预处理后加入100mL一定浓度的染料废水,将锥形瓶迅速置于恒温摇床内并在一定转速下反应一段时间,将反应液体倒出,以脱离反应体系,静置2～4h使其充分分离,取上清液,利用紫外可见分光光度计测量上清液在该种染料最大吸收波长处的吸光度,据此计算染料的脱色率。在上清液中加NaOH固体颗粒,调整体系pH值至10左右,使体系内的Fe2+充分反应,生成Fe(OH)3沉淀,静置2～4h,取上清液测CODCr和TOC[7]。取三轮实验的平均值作为最终的处理结果。2.3分析方法应用紫外可见分光光度计对脱色率进行测定;采用重铬酸钾法测定CODCr;采用标准5日生化需氧量测定BOD5;采用TOC仪测定TOC。3试验结果与讨论3.1pH值的影响pH值是一个比较关键的因素,它直接影响铁屑对废水的处理效果,而且在pH值范围不同时,其反应的机理及产物的形式都大不相同。有研究者认为,废水的pH值越低越好[8],但也有不同的看法。实验研究了不同进水pH值情况,零价铁法对活性艳橙X-GN废水处理效果的影响,如图2所示。图2不同进水pH值对处理效果的影响图2表明:当进水pH值低于7时,最高脱色率x均可以达到96%以上;随着pH增加,其脱色效果明显变差,当pH值达到10时,长时间反应其最高脱色率也仅为70%左右。随着进水pH值的增大,CODCr的去除率y略为减小,这是由于氧的标准电极电位在酸性条件下比在中性介质中高,这样,在酸性条件下,Fe-C原电池电位差增加,促进电极反应的进行,加速铁的溶解,使氧化还原、电附聚、絮凝、吸附等作用充分进行,提高了处理效果。综合考虑,选择6为反应的最佳pH值,它既保证了较快的脱色时间、较高的脱色率,又可以达到较高的CODCr去除效果。3.2固液比对处理效果的影响在零价铁反应中,铁屑投加量与反应体系中欲处理废水体积的比称为固液比z。零价铁法处理效率随铁屑用量的增加而增加,但铁屑量超过一定数值后,去除效率增加不明显。文[5]认为当铁屑量足够时,一般不成为铁屑法的重要影响因素,但是从经济的角度考虑,铁屑的用量是应该有一定限度的,因此,固液比是一个重要的影响因素。实验结果表明不同固液比对零价铁法处理活性艳橙X-GN染料废水的效果有影响(图3)。360清华大学学报(自然科学版)2005,45(3)图3不同固液比对处理效果的影响图3表明,在其他反应条件不变的前提下,随着固液比的增加,最大脱色率呈上升趋势,当固液高于100g/L时,其脱色率没有明显增加。也就是说,在低固液比条件下,铁屑投加量是一个反应的控制因素,随着固液比的增加,其控制效应逐渐减弱,达到某一值后,固液比将不再成为反应的主要控制要素。从CODCr去除率的整体趋势来看,固液比对体系内CODCr去除的影响与脱色基本一致。综合考虑,选择固液比为100g/L为最佳固液比。3.3铁炭比对处理效果的影响当铁中碳屑量低时,增加碳屑,可使体系中的原电池数量增多,提高对有机物等的去除效果。但当碳屑过量时,反而抑制了原电池的电极反应,更多表现为吸附,所以Fe/C比也应有一个适当值。实验研究了不同铁炭比的情况下,零价铁法对活性艳橙X-GN染料废水处理效果的影响,实验结果如表2所示。表2不同铁炭比对处理效果的影响铁屑量/g活性炭量/g铁炭比x×100y×100100∞50.070.4100.25069.170.6100.33368.271.3100.42554.675.3100.52054.679.0102.5437.565.3实验结果表明,铁炭比对处理效果有较大的影响。反应体系内投加一定的活性炭有利于提高废水脱色率和CODCr去除率,当活性炭投加量为0.2g、铁炭比为50时,脱色率和CODCr去除率分别达到实验最高值69.1%和70.6%。但当活性炭投加量继续增加,铁炭比小于50后,废水脱色率和CODCr去除率反而呈下降趋势。造成这种状况的原因主要是由于当活性炭量较少时,铁炭原电池