CaO2对可溶性染料废水的脱色处理

CaO2对可溶性染料废水的脱色处理翟永清，丁士文，姚子华，王迎进，刘桂花，赵春霞（河北大学化学与环境科学学院，河北保定071002）摘要：用CaO2对4种水溶性染料模拟废水进行脱色处理，并以活性橙!为研究对象，考察了各种反应条件对脱色率的影响，结果表明：当染料的初始浓度为30mg／L，p~值在23时，CaO2用量为300mg／L，FeSO4·7~2O用量为150mg／L，反应时间为60min的条件下，无需紫外光照，脱色率就可达到近100%，脱色效果十分显著.关键词：过氧化钙；染料废水；废水处理；脱色中图分类号：O611.62文献标识码：A文章编号：1000-1565（2003）04-0381-04染料废水具有排放量大，色度高，有机物难生物降解、毒性大等特点，给废水处理工艺设计，运行管理等增加了许多困难［1］，是环境危害极大的一类工业废水.此类废水经生化处理仍带有较深色度，难以达到排放标准.因此，脱色是印染废水处理的一个重要环节［2］.目前，化学氧化法是染料废水脱色的主要方法，常用的氧化剂为臭氧或氯及其含氧化合物［3］.臭氧成本高且使用不方便.用氯及其含氧化合物为氧化剂最终可生成含氯的有机化合物导致二次污染［4］.过氧化钙（CaO2）是一种新型的多功能无机化工产品［5］，鉴于CaO2无臭无味，常温下干燥品很稳定，易于贮存，在酸性介质中Fe2+存在下可以释放高活性、强氧化性的羟基自由基（·O~），本文用其做氧化剂，对几种模拟染料废水进行处理，取得了很好的脱色效果.1实验部分1.1试剂和仪器CaO2（自制，质量百分数!60%）［6］，FeSO4·7~2O（C.R），~2SO4（C.R），染料活性橙!、酸性黑10B、酸性红B、酸性大红3R等均为保定某染料厂产品.主要仪器：UV-265型紫外可见分光光度计；p~S-3C型酸度计；20W紫外光管.1.2染料废水的配制与处理过程分别配置活性橙!、酸性黑10B、酸性红B、酸性大红3R等4种染料废水，其初始浓度均为30mg／L.处理方法如下：每次量取100mL模拟废水，加入一定量的CaO2，用1mol／L的~2SO4调节p~值，搅拌1min，然后加入一定量FeSO4·7~2O，继续搅拌一定时间（反应时间从加入FeSO4·7~2O时算起），测量其吸光度.1.3分析方法用紫外可见分光光度计确定染料溶液的最大吸收波长并测定吸光度，作为计算脱色率的依据.选用1cm的石英比色皿，以蒸馏水为参比，吸光度以0计，在最大吸收波长下，测量处理前后的吸光度变化，依据下式计算脱色率：收稿日期：2003-01-20基金项目：河北省教育厅基金项目（~003-01）作者简介：翟永清（1970-），女，内蒙古包头人，河北大学副教授，理学博士，主要从事无机合成及新材料的研究.第23卷第4期2003年12月河北大学学报（自然科学版）Journalof~ebeiUniversity（NaturalScienceEdition）Vol.23No.4Dec.2003脱色率=1~!!（）0>100%，其中!0，!分别表示处理前后染料溶液在最大吸收峰处的吸光度值.活性橙!、酸性黑10B、酸性红B、酸性大红3R等4种染料废水的最大吸收波长分别为480，620，510，500nm，在各自的最大吸收波长下测得的!0值分别为1.2，1.34，0.73，0.72.p~值采用酸度计测量.2结果与讨论2.1反应机理CaO2对染料的脱色作用主要缘于在酸性条件下Fe2+催化~2O2分解产生的高活性、强氧化性的·O~来进攻有机物分子，破坏其发色基团.反应机理如下：CaO2+2~+!Ca2++~2O2，（1）~2O2+Fe2+!Fe3++O~~+·O~，（2）Fe2++·O~!Fe3++O~~，（3）Fe3++~2O2!Fe2++~++~O2·，（4）~O2·+~2O2!O2+~2O+·O~.（5）在酸性介质中，CaO2转变为~2O2，~2O2与Fe2+很快反应，生成氧化能力很强的·O~自由基以及Fe3+，由于Fe3+与~2O2反应缓慢地生成Fe2+，Fe2+再与~2O2迅速反应生成·O~，·O~进攻有机物分子，氧化破坏其发色基团，从而达到脱色的目的.从以上反应方程式可以看出，CaO2用量、FeSO4·7~2O用量、p~值以及反应时间等反应条件都将直接影响·O~的产生，从而影响染料的脱色效果.2.2反应条件对脱色率的影响2.2.1CaO2用量对脱色率的影响取一组活性橙!染料废水，调节p~值在23，FeSO4·7~2O加入量均为150mg／L，无紫外光照，反应时间为60min，测定不同CaO2用量下，染料溶液的脱色率，结果见图1.图1CaO2用量对脱色率的影响图2FeSO4·7H2O用量对脱色率的影响Fig.1EffectofCaO2amountFig.2Eff