不同催化劑降解溴酚藍(lán)染料廢水的對(duì)比研究

1、第47卷第1期2018年1月應(yīng)用化工AppliedChemicalIndustryVol.47No.1Jan.2018收稿日期：20170828修改稿日期：20170928基金項(xiàng)目：四川省教育廳科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（17TD0025）；四川省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2017jy0139）作者簡(jiǎn)介：熊歡（1992－），女，四川樂(lè)山人，四川理工學(xué)院在讀碩士研究生，師從張麗萍教授，主要從事有機(jī)廢水處理及分析。電話：18281341592，E－mail：m1

2、8281341592＠163.com通訊聯(lián)系人：張麗萍，教授，主要從事有機(jī)廢水處理及分析。E－mail：lizlp666111＠suse.edu.cn不同催化劑降解溴酚藍(lán)染料廢水的對(duì)比研究熊歡1，薛惠科2，張麗萍1，劉興勇1（1.四川理工學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，四川自貢643000；2.江陰威士德貿(mào)易有限公司，江蘇江陰214400）摘要：選用Fe（Ⅱ）、Fe（Ⅲ）和Fe（Ⅱ）Mn（Ⅱ）為催化劑降解溴酚藍(lán)染料廢水，分別考察了降解初始pH、催化劑

3、種類、催化劑用量、雙氧水用量及降解反應(yīng)時(shí)間對(duì)降解效果的影響。結(jié)果表明，在最優(yōu)條件下，三種催化劑Fe（Ⅱ）、Fe（Ⅲ）和Fe（Ⅱ）Mn（Ⅱ）的COD降解率依次為25％，73％，76％，脫色率均大于95％。Fe（Ⅱ）Mn（Ⅱ）為催化劑不僅降解效果好，而且降解所消耗試劑及時(shí)間更少，降解成本相對(duì)較低。另外，初步嘗試了可用于工業(yè)生產(chǎn)中的球形鐵錳催化劑的制備，經(jīng)用于染料廢水降解，COD降解率65％，脫色率可達(dá)到95％。關(guān)鍵詞：降解；溴酚藍(lán)染料；Fe

4、（Ⅱ）；Fe（Ⅲ）；Fe（Ⅱ）Mn（Ⅱ）；H2O2中圖分類號(hào)：TQ610.9；X788文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671－3206（2018）01－0106－03ComparativestudyondegradationofbromophenolbluedyewastewaterbydifferentcatalystsXIONGHuan1，XUEHuike2，ZHANGLiping1，LIUXingyong1（1.Departmentof

5、ChemicalEngineering，SichuanUniversityofScience＆Engineering，Zigong643000，China；2.JiangyinWeishideTradeCo.，Ltd.，Jiangyin214400，China）Abstract：Fe（Ⅱ），F(xiàn)e（Ⅲ）Fe（Ⅱ）Mn（Ⅱ）wereusedascatalyststodegradebromophenolbluedyewastewater.Th

6、eeffectsofdegradationinitialpH，catalysttype，catalystdosage，hydrogenperoxidedosagedegradationreactiontimeonthedegradationefficiencywereinvestigated.TheresultsshowedthattheCODdegradationratesofFe（Ⅱ），F(xiàn)e（Ⅲ）Fe（Ⅱ）Mn（Ⅱ）were25％，

7、73％76％，respectively，thedecolizationratewashigherthan95％.Fe（Ⅱ）Mn（Ⅱ）ascatalystnotonlyhasgooddegradationeffect，butalsodegradestheconsumptionofreagentslesstime，thedegradationcostisrelativelylow.Inaddition，thepreparationofsph

8、ericalferromanganesecatalystcanbeusedintheindustrialproduction.Usedfdegradationofdyewastewater，thedegradationrateofCODis65％thedecolizationrateis95％.Keywds：degradation；bromophenolbluedye；Fe（Ⅱ）；Fe（Ⅲ）；Fe（Ⅱ）Mn（Ⅱ）；H2O2染料生物毒性較

9、大，用傳統(tǒng)的絮凝沉淀法等［12］處理有一定局限。芬頓和類芬頓法［36］可快速無(wú)選擇性的降解有機(jī)污染物，甚至可以直接礦化廢水，達(dá)到《GB4287—2012》［7］排放標(biāo)準(zhǔn)。但是，芬頓和類芬頓法中起催化作用的Fe（Ⅱ）、Fe（Ⅲ）在中性條件下會(huì)形成沉淀而降低催化效率，降解時(shí)需要調(diào)節(jié)廢水才能排放，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生鐵污泥，這些處理耗錢又費(fèi)時(shí)?？紤]到錳和鐵同屬于過(guò)渡金屬元素，錳的氫氧化物沉淀pH值較鐵高的多，在鐵中加適量錳做成鐵錳復(fù)合催化劑理論上應(yīng)該有

10、所改進(jìn)。本文采用Fe（Ⅱ）、Fe（Ⅲ）和Fe（Ⅱ）Mn（Ⅱ）為催化劑，研究對(duì)溴酚藍(lán)染料廢水的降解情況。結(jié)果顯示，鐵錳復(fù)合催化劑降解所需pH更高，用量更少，處理成本較低。1實(shí)驗(yàn)部分1.1試劑與儀器濃硫酸、十二水硫酸鐵銨、七水硫酸亞鐵、過(guò)氧化氫（30％）、硫酸錳、硅鋁分子篩等均為分析純；溴酚藍(lán)染料廢水（水質(zhì)指標(biāo)：pH值為6，COD為195mg／L，廢水顏色為棕色，色度為2500）。UV1100紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)；AR1140電子分析天平；O

11、TL1200管式爐；HJ3恒溫磁力攪拌器；萬(wàn)方數(shù)據(jù)應(yīng)用化工第47卷圖4降解時(shí)間對(duì)脫色率的影響Fig.4Effectofdegradationtimeondecolizationrate由圖4可知，當(dāng)脫色率大于95％時(shí)，F(xiàn)e（Ⅱ）、Fe（Ⅲ）和Fe（Ⅱ）Mn（Ⅱ）催化劑的降解所需時(shí)間依次為60，20，20min。2.2降解結(jié)果比較Fe（Ⅱ）、Fe（Ⅲ）和Fe（Ⅱ）Mn（Ⅱ）催化劑降解溴酚藍(lán)染料廢水結(jié)果見(jiàn)表2。表2降解結(jié)果比較Table2C

12、omparisonofdegradationresults方法催化劑用量／（gL－1）雙氧水用量／（gL－1）降解反應(yīng)pH降解時(shí)間／minCOD降解率／％1＃0K.043[3.56025?2＃0K.103[3.52073?3＃0K.022[4.52076?注：1＃采用Fe（Ⅱ）催化劑降解；2＃采用Fe（Ⅲ）催化劑降解；3＃采用鐵錳復(fù)合催化劑Fe（Ⅱ）∶Mn（Ⅱ）＝1∶2（質(zhì)量比）。由表2可知，F(xiàn)e（Ⅱ）Mn（Ⅱ）作催化降解時(shí)，催化劑用量

13、和雙氧水用量均較少，降解pH為4.5略高，減少了調(diào)節(jié)染料廢水降解酸度所需加入的酸的量，同時(shí)，也減少了廢水降解完成排放時(shí)加入堿的量，這均有利于降低廢水處理成本。上述研究中，催化劑溶解于廢水溶液中以離子形式存在，當(dāng)調(diào)高溶液的pH以達(dá)到排放要求時(shí)，會(huì)有大量污泥產(chǎn)生，處理污泥會(huì)增加處理成本。為進(jìn)一步降低廢水處理成本，本文初步探討制備了固態(tài)球形鐵錳催化劑，以便于催化劑回收重復(fù)利用。2.3球形鐵錳催化劑的制備及降解效果初探將適量硫酸亞鐵和硫酸錳溶于

14、稀硫酸中（二價(jià)鐵與二價(jià)錳的質(zhì)量比為1∶2），調(diào)節(jié)pH為2.5，攪拌30min，加入適量已活化的硅鋁分子篩，浸漬48h。60℃下干燥24h，400℃下煅燒8h，得球形鐵錳催化劑。將1g制備的球形鐵錳催化劑加入200mL溴酚藍(lán)染料廢水中，降解反應(yīng)pH為4.5，雙氧水濃度2g／L，反應(yīng)16h后，溴酚藍(lán)脫色率為95％，COD降解率為65％，催化劑可重復(fù)使用20余次。3結(jié)論（1）研究表明，F(xiàn)e（Ⅱ）、Fe（Ⅲ）和Fe（Ⅱ）Mn（Ⅱ）催化劑均能催化

15、過(guò)氧化氫產(chǎn)生羥基自由基，使溴酚藍(lán)染料廢水脫色率大于95％。（2）從降解反應(yīng)所需催化劑用量、雙氧水用量、降解反應(yīng)時(shí)間、pH及COD降解率方面綜合評(píng)價(jià)，采用Fe（Ⅱ）Mn（Ⅱ）復(fù)合催化劑更優(yōu)。（3）采用Fe（Ⅱ）Mn（Ⅱ）復(fù)合催化劑時(shí)，溴酚藍(lán)染料廢水脫色率98％，COD降解率76％。降解后水質(zhì)指標(biāo)為：色度20，COD值47，達(dá)到紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。（4）初步探討了球形鐵錳催化劑的制備及降解效果。結(jié)果表明，使用該催化劑時(shí)，廢水

16、脫色率為95％，COD降解率為65％。制備的球形鐵錳催化劑能催化降解溴酚藍(lán)廢水。但是，降解耗時(shí)16h，催化劑僅可重復(fù)使用20余次，催化劑性能有待進(jìn)一步提高。參考文獻(xiàn)：［1］常青.水處理絮凝學(xué)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.［2］唐嘉麗，岳秀，于廣平，等.好氧生化法處理印染廢水原水的工藝優(yōu)化研究［J］.環(huán)境工程，2016（A1）：123125，158.［3］DoumicLI，SoaresPA，AyudeMA，etal.Enhanc

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