臭氧氧化法处理染料废水研究

臭氧氧化法处理染料废水研究施银桃，夏东升，李海燕，曾庆福（武汉科技学院环境科学研究所，湖北武汉!##$）［摘要］采用臭氧氧化法处理活性艳红%&’()和分散兰’(*+染料水溶液，考察了反应时间、温度、,-等因素对处理效果的影响。结果表明：,-对处理效果影响较大，碱性条件有利于有机物的矿化；活性染料较分散染料容易氧化；脱色率!!#去除率!./0去除率。［关键词］染料废水；臭氧；氧化；降解；脱色［中图分类号］1$2［文献标识码］3［文章编号］4##5&42$2（’##!）#$&##’#&#由于染料从化学结构上看绝大多数属偶氮和蒽醌类（占染料品种总数的2#6以上），并且含有各种助剂，因此其废水具有污染物浓度高、色度深、毒性高等特点。它的化学稳定性使得常规生化法处理难以奏效。因此，本试验以臭氧为氧化剂对印染废水进行臭氧氧化处理，以染料中具有代表性的偶氮型染料活性艳红%&’()和蒽醌型染料分散兰’(*+的模拟水样为研究对象，研究了染料废水的降解情况。结果表明，该法可使染料废水达到较高的脱色率。4试验部分!7!试验仪器与设备8944##紫外可见分光光度计（北京），:;<=>+／0./0分析仪（德国），)／30?.::@A毛细管电泳（美国）。!7试验方法在温度为4’B、初始,-为$的条件下，将4###C*初始质量浓度为!##CD／*染料溶液置于反应器中，进行臭氧氧化试验。臭氧投加量为!D／E，通过一个玻璃扩散器以分散小气泡形式进入装有水样的石英反应器中进行反应，过剩的臭氧被引入装有碘化钾的玻璃瓶吸收，通过调节氧气流量及通臭氧时间来控制臭氧量。’结果与讨论7!染料结构、性能及废水性质’7474两种染料的分子结构式由图4可知：活性艳红%&’()为单偶氮染料，其分子结构中含有一氯均三嗪基及两个苯环和一个萘环，共轭双键系统是由偶氮基联接芳环构成的。分散蓝’(*+为蒽醌染料，其为4，F&二氨基&!，2&二羟基蒽醌与4，2&二氨基&!，F&二羟基蒽醌的溴化混合物，染料分子中的共轭双键系统是由蒽醌环构成的。图4两种染料的分子结构式’747’两种染料废水的性质在温度为4’B、初始,-为$条件下，初始质量浓度为!##CD／*染料废水的性质如表4所示。表4两种染料废水的水质水质指标活性艳红%&’()分散蓝’(*+!（./0）／（CD·*&4）G7F##’#$7F!!#／（CD·*&4）’$5745F$$7F5稀释’#倍后347G$2474$!可见光区最大吸收波#7F5F#745F长处3F4HC注：!位质量浓度法定符号。7臭氧对染料的氧化作用’7’74通臭氧时间对反应的影响由图’可见，臭氧氧化对两种染料溶液均可达［收稿日期］’##’&#!&’5；［修订日期］’##&4’［基金项目］25资助项目（’##’335#4##，+I7’##’335!G’4#）。［作者简介］施银桃（4G$F&），女，湖北武汉人，毕业于华中科技大学环境科学与工程学院，工学硕士，主要从事废水处理研究。·#’·’##!年第’!卷化工环保?+9JK/+:?+.3*)K/.?0.J/+/L0-?:J03*J+@8M.KN万方数据较高的脱色率，但对!#去除率及!#去除率均相对较低。在同样条件下，臭氧化对活性染料的氧化作用大于分散染料，当脱色率达$%%&时，分散染料需$’%()*，活性染料需$%’()*。经臭氧氧化处理后，两种染料废水的处理效果均为：脱色率!!#去除率!!#去除率，表明反应只是把染料氧化为小分子有机物，并未完全矿化为#+和水。这说明反应是先打断染料分子的发色基团，使染料脱色，然后进行开环反应，使染料分子逐步矿化。图+通臭氧时间对染料溶液处理效果的影响（图+!,中、#、$分别表示分散兰+-./的脱色率、!#去除率、!#去除率；%、&、’（分别表示活性艳红01+-2的脱色率、!#去除率、!#去除率）+3+3+温度对染料溶液处理效果的影响由图,可见，在温度为4!,%5条件下，温度高些有利于反应，但总体上温度对反应的影响不大。这是因为：温度升高降低了反应活化能，故可提高反应速率，但是臭氧在高温下分解加速，臭氧在水中的溶解度下降，故在实际应用中应选择适宜的温度。图,温度对染料溶液处理效果的影响+3+3,染料溶液初始67对处理效果的影响由图8、’、9可见：在同样时间条件下，脱色率、!#及!#去除率均随67增大而增大，而且!#及!#去除率受67影响较大。原因是：在低67时，臭氧以直接反应占优势，在高67时，臭氧可被催化产生一种氧化能力极强的活性基团·7自由基，它在氧化污染物时无选择性，可引发链反应，直接将有机物矿化。图867对脱色率的影响（图8!9中、#、$分别表示分散兰+-./在初始67为+、4、$+时的去除情况；%、&、’（分别表示活性艳红01+-2在初始67为+、4、$+时的去除情况）图’6