芬顿氧化法降解水溶液中甲基橙的研究

2018年4月绿己科技JournalofGreenScienceandTechnology第8期芬顿氧化法降解水溶液中甲基橙的研究孟宁，欧晓霞，秦雷云，何雪平，崔子硕，王驭晗(大连民族大学环境与资源学院，辽宁大连¨6600)摘要：进行了芬顿体系催化氧化降解染料甲基橙水溶液的研究，考察了pH值、Fe。。和H0投加量、温度等因素在对甲基橙降解率的影响。结果表明：在室温2O℃下，pH一3．0、[-Fe]。一0．4mmol／L、[HO。]。一1．2mmol／L的条件下，反应30min后，甲基橙水溶液(3Orag／L)的降解率达到90。升高反应温度，有利于Fenton体系中甲基橙的降解，但影响并不显著。结果可为利用芬顿体系处理含甲基橙的印染废水提供理论依据。关键词：芬顿；甲基橙；降解中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1674—9944(2018)8-0061—031引言印染纺织工业排放的大量废水，组成多变，因含有大量的染料造成了对环境的严重污染，降低水的透明度和阳光的穿透深度，从而影响自然水体的光合作用活性和溶解氧量。其中，偶氮染料废水色度高、有机组分复杂、化学性质稳定、微生物降解难，是较难治理的有机废水]。目前印染废水不能达标排放，往往是色度因素]，因此印染废水的脱色是印染行业的主要环保问题。高级氧化技术基于羟基自由基·OH(标准氧化还原电位为2．8V)的强氧化性，被认为是处理难降解有机废水有发展前景的方法；其中芬顿(Fenton)氧化法具有操作过程简单、反应物易得、无需复杂设备且对环境友好等优点，在印染。]、制革]、制药等废水的预处理和深度处理过程中得到了较为广泛的研究和应用。甲基橙(methylorange，MO)是染料废水中较难降解的一种偶氮类化合物，已有报道利用含铁的柱撑膨润土]、FeVO口等光催化剂降解甲基橙溶液。本文以甲基橙溶液为模拟偶氮染料废水，着重考察Fenton法对MO脱色的工艺性能及其主要影响因素。2材料与方法2．1仪器及试剂主要仪器有：722光栅分光光度计(上海分析仪器厂)，PHS25型酸度计(上海雷磁仪器厂)，电热恒温鼓风干燥箱DHG一9246A(上海精宏实验设备有限公司)，DF一101s集热式磁力加热搅拌器(大连科锐生物工程有限公司)；主要试剂有甲基橙、过氧化氢(H。O，质量分数30)、硫酸亚铁铵、氯化氢、氢氧化钠，均为分析纯。实验中均用超纯水(18．2MQ·cm)配制溶液和进行反应。2．2方法称取甲基橙试剂，配成100mg／L的储备液，在冰箱中避光保存。取一定体积的甲基橙溶液，加人不同浓度的Fe(Ⅱ)，用HC1或NaOH调节溶液所需要的pH值，加入H0启动反应，并开始计时，在固定时间取出水样快速分析。甲基橙溶液浓度采用分光光度计在波长464nm处时测定的吸光度。根据反应前后样品的吸光度变化求得脱色率，计算公式为：叫()一[(A。一A)／A]×100％(1)式中训为去除率；A。为反应前464nm处的吸光度值；A为反应后464nm处的吸光度值。3结果与讨论3．1不同的溶液初始pH值对甲基橙降解的影响在甲基橙浓度为30mg／L、Fe的初始浓度为0．4mmol／L、H。O。的初始浓度为1．2mmol／L、温度为20℃的反应条件下，不同的溶液初始pH对甲基橙降解的影响见图1。时间／min图1不同的溶液初始pH值对甲基橙降解的影响由图1可见，Fenton氧化降解甲基橙的最佳pH值是3．0，反应30min后，甲基橙的去除率为90。收稿日期：2018—03—14基金项目：大连民族大学“大学生创新创业训练计划”(编号：201712026354)；大连民族大学“太阳鸟”科研项目(编号：tyn2017332)。作者简介：孟宁(1996一)，女，大连民族大学环境与资源学院学生，主要从事环境科学与工程的学习与研究。通讯作者：欧晓霞(198O一)，女，副教授，博士，主要从事环境光化学和环境污染控制研究。61孟宁，等：芬顿氧化法降解水溶液中甲基橙的研究环境与安全Fenton试剂的氧化反应是一个复杂的过程，作用机制为Fe抖催化H()分解生成强氧化性的·OH，并利用其攻击和破坏有机质，达到水质净化的目的，其最主要的反应式如下：Fe+H2O2—·OH+Fe。。。+OH(2)Fe件+H2O2一Fe+H20‘+H(3)当pH一2时，甲基橙的去除率并不是很高，这是由于pH值过低时，高的H。。浓度会减慢Fe”转换为Fe，阻碍Fe的再生(式3)，降低反应的循环效率，另外H过高还会与·OH反应生成Ho。当pH值在5和6时，0H一浓度较高，会使反应(2)受阻，因此抑制了·OH的生成，甲基橙的去除率分别为15和32。同时，中性和碱性条件下会逐渐转化为铁氧化物沉淀，不能有效的催化H()生成·0H，减慢Fenton反应速率。闫巍等人用Fe。O一膨润土作