超声-内电解协同降解刚果红染料废水的研究.pdf

第30卷第6期
东北电力大学学报
Vol 30. No6
2010年12月
Journal Of Northeast Dianli University
Dec..2010
文章编号:1005-2992(2010)06-0031-05
超声-内电解协同降解刚果红染料废水的研究
李静红,安营
(东北电力大学化学工程学院,吉林吉林132012
摘
要:对超声-铁屑协同体系降解刚果红染料废水进行了研究。考察了超声功率、铁屑投加量、溶
液初始pH值对色度脱色率的影响。实验结果表明,超声铁屑之间存在协同作用,处理刚果红染料废水
的效果大于超声和铁屑单独处理的算术之和。500mg/L刚果红溶液的最佳处理工艺条件为:超声功率
为180W、铁屑投加量为15g、pH值为3.0,色度脱色率达到97%。
关键词:超声铁屑协同;微电解;刚果红
中图分类号:X703.1
文献标识码:A
染料废水由于色度大,难生物降解,因而是环境污染治理领域的难点和热点叫。目前,国内外处理
染料废水主要用生化法,但由于染料废水难生物降解等特点,故成为废水处理领域一大难题。利用超声
波降解水中的化学污染物是近年来发展起来的一项新型环境污染治理技术。该技术操作条件温和、降
解速度快、适用范圃广、可单独或与其他水处理技术联合使用,是一种有发展潜力和应用前景的技
术2,]】。但单纯超声波降解有机物能耗髙,处理效果不佳,目前的研究主要集中在和其它水处理技术联
用方面。本实验采用超声-铁屑协同处理废水,设备简单、操作简便易行,而铁屑来源工厂的铁创花,利
用了工业废弃物,既节约实验成本,也不会对环境造成二次污染。
1实验部分
1.1主要仪器与试剂
SK331OLHC超声波清洗器(上海科导超声仪器有限公司);721型可见分光光度计(上海欣茂仪器
有限公司);pHS-2C型酸度计(上海大普仪器有限公司);FA2004A电子天平(上海精天电子仪器有限公
司)。
刚果红(天津市纵横工贸有限公司化工试剂公司),配成500mg/工模拟废水;盐酸(沈阳市华东试
剂厂,分析纯);氢氧化钠(沈阳市华东试剂厂,分析纯);叔丁醇(天津市瑞金特化学品有限公司,分
析纯)
1.2实验装置
本试验采用自制的实验反应装置。反应槽采用不锈钢网自制的圆柱形状反应槽,将铁屑放入反应
槽里,用铁架台使反应槽悬挂在含有废水溶液的烧杯中,一起在超声波清洗器下振荡。
1.3实验方法
取300-500mg/L刚果红溶液于500mL烧杯中,用HC和NaOH溶液调节pH,向反应槽中投加
收稿日期:2010~10-14
作者简介:李静红(1964-),女,东北电力大学化学工程学院教投,主要从事环境污染治理技术研究.
东北电力大学学报
第30卷
定量铁屑,在超声波作用下,每隔一段时间取样,测定其吸光度。
1.4分析方法
实验效果以色度去除率表征。采用721型分光光度计在496mm处测定刚果红的吸光度。刚果红
废水的脱色率计算如下:
脱色率(%)=(Ao-A1)/A。x100%,
其中:A。为刚果红溶液的初始吸光度;A1为刚果红溶液反应一定时间后的吸光度。
2结果与讨论
2.1超声波、铁屑以及两者协同处理效果比较
分别采用超声、铁屑以及超声-铁屑协同对刚果红染料模拟废水进行处理,溶液不加任何酸碱调节
pH值,反应时间为3h。结果如图1所示。
图1表明,反应3h,单独使用超声时废水脱色率70
超声
者协时服色60ォ份果比ざ
单独超声和铁屑算术之和提高41.21%,由此可以看30
出超声和铁屑有一定的协同作用。
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单独用超声处理效果不太明显,这可能因为超o
声空化效应产生的·OH数量有限所致,直接用超声0
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处理染料废水,能量利用率低,大部分声能以热能的
t/min
形式消耗掉,未能通过空化效应作用到染料分子上。
图1超声、铁屑以及超声-铁屑协同处理对比
单独铁屑处理较单独超声处理效果有明显的提高,
这是由于铁屑本身含有铁颗粒和碳颗粒,当浸没在
染料溶液中,由于碳的电位高,铁的电位低,构成完
的有机物发生一系列氧化还原反应。两者协同处理盤%人「
整的原电池回路,形成内部电解反应,与染料溶液中S
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时,由于超声特有的空化效应,能够清洗铁屑表面,
保持微电解反应中电子受体的供应,加速了反应过窗
程中的传质作用,有助于反应的充分进行。
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2.2铁屑用量的影响
t/min
溶液不加任何酸碱调节pH值,超声功率为180
图2铁屑投加量对色度脱色率的影响
W,反应时间为3h,调节铁屑的投加量分别为5g、
10g、15g、20g进行试验,结果如图2所示。
图2表明,在反应时间为180min时,当铁屑投加量为5g时,溶液色度脱色率达到28.53%;铁屑投
加量由5g增至10g、15g时,色度脱色率仍在提高,最高达到60.20%;但铁屑量增加到20g时,色度去
除率开始降低。这是因为在本试验中,反应槽的底表面积一定,随着铁屑量的增加,铁屑由于堆积使比
表面积降低,不能完全接触染料溶液,得不到充分反应,使得色度脱色率降低。
2.3溶液初始pH值的影响
固定铁屑投加量为15g,超声功率为180W,反应时间4h,调节pH值分别为3.0、4.0、.0、6.0、
10.0进行试验。结果如图3所示。
图3表明,溶液的初始pH值对降解刚果红染料有显著影响,反应时间4h,pH为10.0时,色度去除