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UVFe3+H2O2体系降解结晶紫染料废水的研究 .docx

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工程建筑学相关资料ENGINEERING ARCHITECTURE RELATED INFORMATION 工程建筑学相关资料 ENGINEERING ARCHITECTURE RELATED INFORMATION PAGE PAGE 1 UVFe3+H2O2体系降解结晶紫染料废水的研究   近年来利用羟基自由基处理难降解有机废水的高级氧化技术(Advanced Oxidation Technologies, AOT)受到普遍关注[1]。光Fenton氧化法能有效地产生·OH,而且操作简单、成本低廉,故研究与应用颇多[2-3]。但该体系中催化分解H2O2需要大量的Fe2+,反应后由于升高pH值会产生大量铁泥沉淀,造成二次污染[4],而且局部高浓度的Fe2+消耗H2O2,又会降低有机物的矿化程度[5]。UV/Fe3+/H2O2构成的类Fenton体系,由于可以利用较低浓度的Fe3+催化H2O2分解而更受欢迎[4],而且自然环境中存在Fe3+/H2O2体系,对其研究也具有一定科学意义[6]。   染料废水是公认的较难处理的工业废水之一[7]。特别是含阳离子型难生化降解的染料废水,本身对微生物产生毒害作用,而采用混凝处理效果也不理想,故多采用Fenton氧化等高级氧化技术处理或预处理。本文研究了含阳离子染料结晶紫的废水在UV/Fe3+/H2O2体系下的降解规律,为实际染料废水的处理提供依据。   1 实验部分   1.1 主要试剂与仪器   硫酸铁、H2O2(30%)、结晶紫(CV)等均为AR级;20W紫外灯(上海仁和照明),400W金属卤灯(广东欧陆照明),756P紫外可见分光光度计(上海光谱),COD消解器+DR-890比色计(美国HACH),868型pH计(美国ORION)。   1.2 实验方法   将一定体积一定浓度的结晶紫模拟水样置于浅池反应容器中,加入Fe2(SO4)3,用H2SO4或NaOH调节pH值,加入H2O2,迅速混匀,在光源照射或暗处恒温搅拌反应。经一定时间取样,加入中止剂,测定剩余的结晶紫浓度和COD。   1.3 分析方法   铁的测定:邻二氮菲吸光光度法;H2O2的测定:钛溶液吸光光度法;结晶紫:583nm测定吸光度;COD:密封法,按文献[8]排除H2O2的干扰。   脱色率=(C0-C)/C0;其中C0—反应前结晶紫浓度;C—反应一定时间的结晶紫浓度。理论H2O2用量的计算方法见文献[3]。   2 试验结果及讨论   2.1 结晶紫在不同条件下的降解   a:紫外光;b:Fe3+=0.5mM, 紫外光;c:H2O2=10mM, 紫外光;d:Fe3+=0.5mM, H2O2=10mM, 暗反应;e:Fe3+=0.5mM, H2O2=10mM, 紫外光;f:Fe3+=0.5mM, H2O2=10mM, 模拟可见光;    其它条件:pH=2.72, 初始结晶紫浓度CV0=105.9mg/L, COD0=158.3mg/L, T=15℃   图1是结晶紫在不同条件下的降解规律,表1是对应图1中a-e条件下结晶紫降解80min后剩余的COD。由图可知结晶紫在紫外光下比较稳定(曲线a),而Fe3+的存在能部分破坏染料分子的共轭结构而脱色,80min脱色率大于40%(曲线b),这是因为Fe(Ⅲ)的羟基络合物光解产生高活性的·OH(反应式1),同时还存在染料本身的敏化作用[9](反应式2-4),但是反应的总量子产率不高,而且缺少Fe(Ⅲ)再生的机制,因此脱色效率不高,也不能彻底降解染料(COD几乎不变)。UV/H2O2体系能使结晶紫较快地脱色(曲线c),这是因为H2O2的光解会产生·OH(反应式5),但是由于·OH容易复合失活,导致降解速度和矿化效率不高,80min后剩余的COD变大,这是因为生成的大量小分子中间产物不能进一步完全矿化,致使水样COD增高,文献[10]观察到类似现象。实验条件abcdef80min的COD(mg/L)1541622181486177   Fe3+/H2O2暗反应降解结晶紫速度很慢(曲线d),而且矿化效果很差,反应80min后COD基本不变,这是因为暗Fenton反应需要通过反应6引发,生成的Fe2+与H2O2进一步经反应7产生·OH,而反应6的动力学常数k较小(2×10-3),一般认为是Fenton反应的控制步骤[11]。引入紫外光,能大大加速结晶紫的脱色速度(曲线e),同时提高矿化程度,40min结晶紫几乎完全脱色,80min的COD降至52mg/L,这是由于除了反应6、7外,反应1也能引发Fenton反应,存在催化H2O2分解的协同效应。采用金属卤灯模拟可见光,能够以更快的速度降解结晶紫(曲线f),并且矿化程度也较高,这是光源的光强较高能提供更大的能量的
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