基于硫酸根自由基高級氧化技術處理染料廢水效能及機理研究.pdf

1、染料廢水的色度高、成分復雜、處理難度大，造成嚴重的水環(huán)境污染，同時已嚴重限制我國印染業(yè)的發(fā)展。本論文以染料活性艷紅X-3B為主要實驗對象，研究采用 Fe(0)活化亞硫酸鹽產(chǎn)生硫酸根自由基的高級氧化技術降解活性艷紅 X-3B，考察了超聲與模擬太陽光兩種方式分別對亞硫酸鹽活化的促進效果，深入的研究了Fe(III)/亞硫酸鹽/過硫酸鹽體系降解 X-3B的機理和實驗效果，為亞硫酸鹽在高級氧化技術中的應用提供理論支持。在此基礎上研究采用鋼渣代替金

2、屬離子，對比研究了模擬太陽光作用下分別活化亞硫酸鹽與過硫酸鹽降解 X-3B和實際染料廢水的機理和效果，為染料廢水的處理提供一種可行的技術方法，實現(xiàn)“以廢治廢”的治理目標。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用Fe(0)在近中性條件下對亞硫酸鹽進行活化，以活性艷紅X-3B為底物，考察了投加量、pH、溶解氧、鹵素離子等因素對Fe(0)/亞硫酸鹽體系降解X-3B效果的影響，并進一步討論了該體系降解 X-3B的反應機理。結(jié)果表明：Fe(0)/亞

3、硫酸鹽體系對X-3B的降解效果可達77.4％，且投藥量的最佳摩爾比為0.5:1.0；由于溶液中S(IV)的濃度在初始pH為4~6時達到最大值，F(xiàn)e(0)/亞硫酸鹽體系在該范圍內(nèi)對X-3B的降解效果最好；SO3需要與溶解氧反應才可生成 SO5，進而生成硫酸根自由基（SO4），因而溶解氧是該體系重要的影響因素；溶液中的鹵素離子對該體系降解X-3B具有抑制作用，其抑制效果按從大到小依次為：I> Br> Cl?。通過投加抑制劑確認SO（74.5

4、%）是X-3B降解的主要原因，而HO和SO5?分別僅有15.3%和10.2%的作用效果。⑵采用超聲和模擬太陽光分別對 Fe(0)/亞硫酸鹽體系的進行強化，通過投藥量、初始pH、反應溫度、溶解氧等影響因素對兩種強化方法進行比較研究；并考察了兩種促進方法對Fe(0)/亞硫酸鹽體系自由基分布和TOC降解效果的影響。結(jié)果表明：超聲的促進效果在pH≥5時強于模擬太陽光；而在pH<4的環(huán)境下，模擬太陽光的強化效果優(yōu)于超聲作用；兩種強化方式的作用效果

5、均隨著反應溫度的升高而增強，且超聲強化Fe(0)/亞硫酸鹽體系降解X-3B所需的活化能（106.04kJ mol?1）大于模擬太陽光強化（90.23kJmol1）。根據(jù)抑制實驗發(fā)現(xiàn)超聲和模擬太陽光均可以促進Fe(0)/亞硫酸鹽體系內(nèi)羥基自由基（HO）的生成，提高TOC的降解效果。⑶開發(fā)Fe(Ⅲ)/亞硫酸鹽/過硫酸鹽體系降解染料廢水，考察了該體系中各個物質(zhì)的投加量、初始pH值和溶解氧對該體系降解X-3B效果的影響，并進一步考察了該體系對實

6、際廢水的處理效果。結(jié)果表明：Fe(Ⅲ)/亞硫酸鹽/過硫酸鹽體系的最佳摩爾投藥比為0.1:1:2。在初始pH為3~6時，SO4-的穩(wěn)態(tài)濃度大小隨著反應的進行不斷趨于相同，使該范圍內(nèi)X-3B的降解效果相近。同時驗證了Fe(Ⅲ)/亞硫酸鹽/過硫酸鹽體系的降解X-3B兩個途徑：1) Fe(Ⅲ)通過與溶液中的HSO3?結(jié)合生成FeSO3+，并在O2作用下經(jīng)過一系列反應最終生成強氧化性的SO4?和HO；2) FeSO3+分解所產(chǎn)生的Fe(Ⅱ)活化溶

7、液中的PS產(chǎn)生SO4和HO。Fe(Ⅲ)/亞硫酸鹽/過硫酸鹽體系不僅對TOC有較好的降解效果，對實際染料廢水也取得了較好的脫色效果。⑷在模擬太陽光輻照下采用鋼渣分別活化亞硫酸鹽和過硫酸鹽，對比研究兩種體系降解 X-3B和實際染料廢水的效能。結(jié)果表明：在模擬太陽光條件下，鋼渣/亞硫酸鹽體系降解 X-3B的效果（78.2%）與鋼渣/過硫酸鹽體系（79.4%）相近。但鋼渣/過硫酸鹽在運行過程中，鋼渣表面會形成鈍化膜，從而嚴重影響鋼渣的重復利用效