酸性条件下天然锰矿处理染料废水的研究

酸性条件下天然锰矿处理染料废水的研究①钟琼（长沙环境保护职业技术学院，湖南长沙４１０００４）摘要：以硫酸溶液对天然锰矿进行改性后，在碳糊电极／三维电极反应器中处理甲基橙染料废水。考察了硫酸浓度、锰矿投加量、反应时间以及反应温度等因素对处理效果的影响，并确定了最优反应条件。试验结果表明，在三维电极反应器中，以４０ｍｇ／Ｌ硫酸溶液对锰矿进行纯化和改性后，常温下，锰矿投加量为１４ｇ／Ｌ，反应１．５ｈ时，甲基橙的去除率达到９５％以上。同时，通过对锰溶出试验研究表明，甲基橙的降解是锰矿的吸附性和氧化性共同作用的结果。关键词：废水处理；天然锰矿；甲基橙；碳糊电极；染料废水中图分类号：Ｘ７０３文献标识码：Ａ文章编号：０２５３－６０９９（２０１２）０６－００９９－０４ＳｔｕｄｙｏｎＴｒｅａｔｉｎｇＤｙｅｉｎｇＷａｓｔｅｗａｔｅｒｗｉｔｈＮａｔｕｒａｌＭａｎｇａｎｅｓｅＯｒｅｉｎＡｃｉｄＣｏｎｄｉｔｉｏｎＺＨＯＮＧＱｉｏｎｇ（ＣｈａｎｇｓｈａＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＶｏｃａｔｉｏｎａｌＣｏｌｌｅｇｅ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０００４，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｙｅｉｎｇｗａｓｔｅｗａｔｅｒｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｍｅｔｈｙｌｏｒａｎｇｅｗａｓｔｒｅａｔｅｄｉｎｃａｒｂｏｎｐａｓｔｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅ／ｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｅｌｅｃｔｒｏｄｅｒｅａｃｔｏｒａｆｔｅｒｔｈｅｎａｔｕｒａｌｍａｎｇａｎｅｓｅｏｒｅｗａｓｍｏｄｉｆｉｅｄｗｉｔｈｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｍａｎｇａｎｅｓｅｏｒｅ，ｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，ｗｉｔｈａｎｏｐｔｉｍｕｍｒｅａｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔａｆｔｅｒｔｈｅｍａｎｇａｎｅｓｅｏｒｅｗａｓｐｕｒｉｆｉｅｄａｎｄｍｏｄｉｆｉｅｄｗｉｔｈ４０ｍｇ／Ｌｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｓｏｌｕｔｉｏｎｉｎｔｈｒｅｅ⁃ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｅｌｅｃｔｒｏｄｅｒｅａｃｔｏｒ，ｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｍｅｔｈｙｌｏｒａｎｇｅｒｅａｃｈｅｄａｂｏｖｅ９５％ａｆｔｅｒｂｅｉｎｇｒｅａｃｔｅｄｆｏｒ１．５ｈａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｗｉｔｈａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｍａｎｇａｎｅｓｅｏｒｅｏｆ１４ｇ／Ｌ．ＡｌｓｏｔｈｅＭｎ（Ⅱ）ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎｔｅｓｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈｙｌｏｒａｎｇｅｗａｓａｔｔｒｉｂｕｔｅｄｔｏｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｏｘｉｄｉｚａｂｉｌｉｔｙｏｆｍａｎｇａｎｅｓｅｏｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｎａｔｕｒａｌｍａｎｇａｎｅｓｅｏｒｅ；ｍｅｔｈｙｌｏｒａｎｇｅ；ｃａｒｂｏｎｐａｓｔｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅ；ｄｙｅｉｎｇｗａｓｔｅｗａｔｅｒ偶氮染料废水是一种成分复杂、色度高、ＣＯＤ高、有毒有害、难生物降解的废水，是公认的难处理高浓度有机废水之一。目前处理的方法主要有吸附法、膜技术法、化学混凝法、氧化还原法、厌氧生物法等［１－５］，但这些方法都因自身存在的缺点和局限性，较难兼顾去除效果和经济成本两者之间的统一。天然矿物具有良好的吸附和离子交换性能，且其储量大、价格低，具有较好的开发利用前景。天然锰矿石是生产钢铁、锰铁、不含铁的合金、干电池、涂料以及其它化学药品等的重要原材料，根据锰矿的最终用途，需要采用不同的预处理方式对其进行处理［６－８］。近年来，利用天然锰矿作为吸附剂的研究日趋增多，研究表明，天然锰矿或经改性后的锰矿具有去除或转化污染物的功能，用于处理染料废水、废水中的重金属污染具有较好的效果［９－１２］。为提高低品位天然锰矿的吸附能力，本试验以硫酸溶液对低品位天然锰矿表面进行改性或活化后，用于处理偶氮染料废水。１实验１．１试验对象本研究采用低品位软锰矿。湿法化学浸提法显示，试样中主要的化学成分是２２的聚四氟乙烯电极器孔洞中，制成碳片。然后引入电活化物质，制成电活化碳电极，电极面积为０．２ｃｍ２。这种电极主要含有碳片、１０％的电活化物质以及ＭｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３或是锰矿。为保证两者的同一性，碳片和电活化物质采用灰泥涂抹法结合，一层０．５ｍｍ厚均匀分布的电活化物质上铺一个碳片。本试验采用碳糊电极作为三维电极的工作电极，石墨棒作为反相电极和汞电极。电解液为２５～１００ｇ／Ｌ的硫酸溶液。反应装置是体积为１Ｌ的耐热耐酸碱的玻璃容器，放入具有温度调节控制的水浴磁力搅拌器中进行实验操作。经硫酸处理后的锰矿的电