CN101759257A

CN101759257A - 一种去除水中直接耐酸大红4bs的方法

Info

Publication number: CN101759257A
Application number: CN201010018229A
Authority: CN
Inventors: 赵大勇; 燕文明
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hohai University HHU
Priority date: 2010-01-19
Filing date: 2010-01-19
Publication date: 2010-06-30

Abstract

本发明公开了一种去除水中直接耐酸大红4BS的方法，采用气液混合放电方法对含直接耐酸大红4BS的水进行处理，将水中的直接耐酸大红4BS降解；其中放电由高压电源产生，高压电源的功率为50～150W，放电电流峰值为20-50mA，产生的电流频率为2.5kHz～20kHz，能够产生具有以上特征的电源均可以应用于该发明。气液混合放电时的放电电极间距为10mm，气液混合放电时加入二价铁离子可以提高直接耐酸大红4BS的降解效率，二价铁离子的加入量为0.01～0.10mmol/L。本发明可实现水中直接耐酸大红4BS的快速降解，将其降解为二氧化碳、水和简单有机物，此方法可控制性较强，反应器及其操作比较简单，反应条件温和。

Description

一种去除水中直接耐酸大红4BS的方法

技术领域

本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种降解水中直接耐酸大红4BS的方法。

背景技术

随着我国经济的高速增长，城市化水平不断提高，我国水污染问题日趋严重。根据全国环境统计公报(2008年度)，2008年全国废水排放总量571.7亿吨，比2007年增加2.7％，其中工业废水排放量241.7亿吨，占废水排放总量的42.3％。在全国各工业行业中，废水排放量居前5位的行业为造纸业、化工制造业、电力业、黑色金属冶炼业和纺织印染业，其中纺织印染业废水排放量占全国工业废水统计排放量的7.5％左右。印染废水排放量约占纺织印染业废水排放量的80％，据不完全统计，我国印染废水排放量约为每天6×10⁷～7×10⁷吨，由此而造成的环境污染及经济损失不可估量。

印染废水主要来自染整工段，包括退浆、煮炼、漂白、丝光、染色、印花和整理等，其中染色工段，由于所使用的染料种类比较多，且染色加工过程中10％～20％的染料都会进入废水中，使得染色工段产生的染料废水不但具有特定的颜色，而且结构复杂。残存于废水中的染料以高分子络合物居多，结构很难被破坏，尤其是偶氮染料，生物降解性较低，且大都具有毒性，致使染料废水难以找到行之有效的处理方法。

直接耐酸大红4BS就是一种偶氮染料，其在使用过程中会有部分进入废水中，增加废水的处理难度。广大环保工作者在探寻高效处理直接耐酸大红4BS废水的研究方面进行了各种尝试，提出了一些处理方法，在这些处理方法中，高级氧化技术被认为是极具应用前景的一种方法。高级氧化技术通常被认为是一种基于羟基自由基中间体反应的氧化过程，具有高效、彻底、适用范围广、无二次污染等优点，主要包括光催化氧化法、电化学氧化法和超声法。

近年来，低温等离子体作为一种新型水处理高级氧化技术，已引起国内外众多研究者的关注。等离子体是物质存在的第四态，它是电子、离子、原子、分子或自由基等粒子组成的集合体。气液混合放电是产生低温等离子体最常用的方法，气液混合放电等离子体处理有机废水与传统的物理化学方法相比，其优点是应用范围广，几乎可以无选择性的氧化高浓度、毒性大、常规方法难降解的有机废水，具有处理效率高、速率快等特点。但是尚未见应用于处理含有直接耐酸大红4BS的水。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种去除水体中直接耐酸大红4BS的方法，具有效率高、工艺简单的优点。

本发明的技术方案为：一种去除水中直接耐酸大红4BS的方法，采用气液混合放电方法对含直接耐酸大红4BS的水进行处理，具体方法为：将含有直接耐酸大红4BS的水放入气液混合放电反应器中，通入空气，空气气流量为0.50m³/h，高压电源正极和负极均置于待处理水中，接通高压电源，在正极和负极之间开始高压放电，放电电压峰值为5000～10000V，放电电流峰值为10～50mA，放电电极间距为5～15mm，待处理水体积为100mL，放电时间为3～18min。所述的高压电源功率为50～150W，电流频率为2.5～20kHz。所述高压电源为脉冲高压电源且电流波形为脉冲方波。为了达到更好的效果，可以在含直接耐酸大红4BS的待处理水中加入二价铁离子以提高降解效果，二价铁离子的加入量为0.01～0.10mmol/L。

高压电源的电流频率优选为5～15kHz，最优选10kHz左右。

所述的去除水中直接耐酸大红4BS的方法中使用的气液混合放电反应器，所述的反应器主要由外壳、高压电源正极、高压电源负极组成，所述外壳内由上到下分为液体区和气体区，在外壳的液体区内由上到下设有高压电源正极与高压电源负极，高压电源正极与高压电源负极之间的距离为5～15mm，高压电源正极与曝气装置连接，反应器还设有接地电极。本发明中气液混合放电反应器外壳可以采用有机玻璃筒制作也可以采用其它形式的圆柱体材料，高压电源正极采用的是8号不锈钢针头，不锈钢针头连接曝气装置例如空气泵，用以将空气鼓入反应器中，高压电源负极采用面积为2～8cm²的不锈钢板，以此形成气液混合放电效应。任何具有此特点的反应器均可形成气液混合放电。

本发明采用气液混合放电对含直接耐酸大红4BS的废水进行处理，将废水中的直接耐酸大红4BS降解。本发明所采用的气液混合放电由高压电源产生，高压电源的输入功率50～100W，放电时输入功率越高，气液混合放电的强度越高，相应的直接耐酸大红4BS降解率就越高。

气液混合放电方法可以产生多种类型的自由基，其中主要有羟基自由基·OH、水合电子e_aq、·O、·HO₂等，更重要的是还会产生大量O₃、H₂O₂、高能电子和紫外光辐射。其中，·OH是典型的强氧化剂，是目前已知可在水处理中应用的氧化能力最强的氧化剂；e_aq是强还原剂；臭氧具有极强的氧化功能，它的氧化能力高于氯和二氧化氯，它对水中有机污染物有很强的氧化能力；H₂O₂也是一种强氧化剂，它对水中有机污染物同样有很强的氧化能力；气液混合放电产生的各种类型的自由基和O₃、H₂O₂、高能电子，都是高活性物质，可以迅速地同水中的污染物发生反应，从而达到去除有机物的目的。

而在处理的水样中加入二价铁离子可有效提高直接耐酸大红4BS的降解效率，主要是由于气液混合放电过程中产生了H₂O₂，再者在气液放电过程中水的pH值会迅速下降到强酸性状态，二价铁离子与H₂O₂发生经典的Fenton反应，生成高活性的·OH。二价铁离子的加入增加了·OH的生成量，自然增加了有机物的去除效率。

有益效果：

1.反应条件温和，气液混合放电在常温常压下就可进行；

2.反应器及其操作比较简单，可以通过改变外加电压和功率随时调节反应条件，可控制性较强，放电时输入功率越高，气液混合放电的强度就越高，相应的直接耐酸大红4BS降解率就越高；

3.反应过程中产生的各种类型的自由基(主要有羟基自由基·OH、水合电子e_aq、·O、·HO₂等)和O₃、H₂O₂，无选择地与水中的污染物反应，将其降解为二氧化碳、水和简单有机物；

4.在处理的水样中加入二价铁离子可有效提高直接耐酸大红4BS的降解效率，主要是由于气液混合放电过程中产生了H₂O₂，再者在气液放电过程中水的pH值会迅速下降到强酸性状态，二价铁离子与H₂O₂发生经典的Fenton反应，生成高活性的·OH。二价铁离子的加入增加了·OH的生成量，自然增加了有机物的去除效率。

附图说明

图1为本发明所使用的气液混合放电反应器的示意图。

具体实施方式

本实施例中采用由合肥盈动科技有限公司生产的高压电源，该电源所产生的用于气液混合放电的放电电压峰值为5000～10000V，放电电流峰值为10～50mA，产生的电流频率为2.5kHz～20kHz，只要能够产生具有以上特征的电源就可以应用于该发明。

一种去除水中直接耐酸大红4BS的方法，采用气液混合放电方法对含直接耐酸大红4BS的水进行处理，具体方法为：将含有直接耐酸大红4BS的水放入气液混合放电反应器中，通入空气，空气气流量为0.50m³/h，高压电源正极和负极均置于待处理水中，接通高压电源，在正极和负极之间开始高压放电，放电电压峰值为5000～10000V，放电电流峰值为10～50mA，放电电极间距为5～15mm，待处理水体积为100mL，放电时间为3～18min。所述的高压电源功率为50～150W，电流频率为2.5～20kHz。所述高压电源为脉冲高压电源且电流波形为脉冲方波。为了达到更好的效果，可以在含直接耐酸大红4BS的待处理水中加入二价铁离子以提高降解效果，二价铁离子的加入量为0.01～0.10mmol/L。

所述的去除水中直接耐酸大红4BS的方法中使用的气液混合放电反应器，主要由外壳1、高压电源正极2、高压电源负极3组成，所述外壳1内由上到下分为液体区和气体区，在外壳1的液体区内由上到下设有高压电源正极2与高压电源负极3，高压电源正极2与高压电源负极3之间的距离为5～15mm，高压电源正极2与曝气装置5连接，反应器还设有接地电极4。外壳1为圆柱体。所述的高压电源正极2为8号不锈钢针。所述的高压电源负极3为面积为2～8cm2的不锈钢板。

实施例1：

含直接耐酸大红4BS浓度为200mg/L的水采用气液混合放电方法处理，将此含直接耐酸大红4BS的水放入气液混合放电设备中，此时溶液初始pH值为7.6，电导率为280μS/cm，空气气流量为0.50m³/h，放电电极间距为10mm，水样体积为100mL。在高压电源输出输入功率为75W，放电时间3min的情况下经检测直接耐酸大红4BS的降解率为16％。

实施例2：

将实施例1中的放电时间延长为6min后对直接耐酸大红4BS的降解率为63％。

实施例3：

将实施例1中的放电时间延长为9min后对直接耐酸大红4BS的降解率为87％。

实施例4：

将实施例1中的放电时间延长为12min后对直接耐酸大红4BS的降解率为91％。

实施例5：

将实施例1中的放电时间延长为15min后对直接耐酸大红4BS的降解率为96％。

实施例6：

将实施例1中的放电时间延长为18min后对直接耐酸大红4BS的降解率为98％。

实施例7：

在实施例1含直接耐酸大红4BS的水中添加0.05mmol/L的Fe²⁺，其他同实施例1，反应后对直接耐酸大红4BS的降解率为50％。

实施例8：

在实施例2含直接耐酸大红4BS的水中添加0.01mmol/L的Fe²⁺，其他同实施例2，反应后对直接耐酸大红4BS的降解率为82％。

实施例9：

在实施例3含直接耐酸大红4BS的水中添加0.09mmol/L的Fe²⁺，其他同实施例3，反应后对直接耐酸大红4BS的降解率为95％。

实施例10：

在实施例4含直接耐酸大红4BS的水中添加0.05mmol/L的Fe²⁺，其他同实施例4，反应后对直接耐酸大红4BS的降解率为100％。

实施例11：

在实施例5含直接耐酸大红4BS的水中添加0.05mmol/L的Fe²⁺，其他同实施例5，反应后对直接耐酸大红4BS的降解率为100％。

实施例12：

在实施例6含直接耐酸大红4BS的水中添加0.05mmol/L的Fe²⁺，其他同实施例6，反应后对直接耐酸大红4BS的降解率为100％。

实施例13：

含直接耐酸大红4BS浓度为200mg/L的水采用气液混合放电方法处理，将此含直接耐酸大红4BS的水放入气液混合放电设备中，此时溶液初始pH值为7.6，电导率为280μS/cm，空气气流量为0.50m³/h，放电电极间距为15mm，水样体积为100mL。在高压电源输出输入功率为100W，放电时间3min的情况下经检测直接耐酸大红4BS的降解率为72％。

实施例14：

含直接耐酸大红4BS浓度为200mg/L的水采用气液混合放电方法处理，将此含直接耐酸大红4BS的水放入气液混合放电设备中，此时溶液初始pH值为7.6，电导率为280μS/cm，空气气流量为0.50m³/h，放电电极间距为5mm，水样体积为100mL。在高压电源输出输入功率为150W，放电时间3min的情况下经检测直接耐酸大红4BS的降解率为95％。

Claims

1.一种去除水中直接耐酸大红4BS的方法，其特征在于，采用气液混合放电方法对含直接耐酸大红4BS的水进行处理，具体方法为：将含有直接耐酸大红4BS的水放入气液混合放电反应器中，通入空气，空气气流量为0.50m³/h，高压电源正极和负极均置于待处理水中，接通高压电源，在正极和负极之间开始高压放电，放电电压峰值为5000～10000V，放电电流峰值为10～50mA，放电电极间距为5～15mm，待处理水体积为100mL，放电时间为3～18min。

2.根据权利要求1所述的去除水中直接耐酸大红4BS的方法，其特征在于，所述的高压电源功率为50～150W，电流频率为2.5～20kHz。

3.根据权利要求1或2所述的去除水中直接耐酸大红4BS的方法，其特征在于，所述高压电源为脉冲高压电源且电流波形为脉冲方波。

4.根据权利要求1所述的去除水中直接耐酸大红4BS的方法，其特征在于，在含直接耐酸大红4BS的待处理水中加入二价铁离子。

5.根据权利要求4所述的去除水中直接耐酸大红4BS的方法，其特征在于，二价铁离子的加入量为0.01～0.10mmol/L。

6.权利要求1所述的去除水中直接耐酸大红4BS的方法中使用的气液混合放电反应器，其特征在于，所述的反应器主要由外壳(1)、高压电源正极(2)、高压电源负极(3)组成，所述外壳(1)内由上到下分为液体区和气体区，在外壳(1)的液体区内由上到下设有高压电源正极(2)与高压电源负极(3)，高压电源正极(2)与高压电源负极(3)之间的距离为5～15mm，高压电源正极(2)与曝气装置(5)连接，反应器还设有接地电极(4)。

7.如权利要求6所述的去除水中直接耐酸大红4BS的方法中使用的气液混合放电反应器，其特征在于，外壳(1)为圆柱体。

8.如权利要求6所述的去除水中直接耐酸大红4BS的方法中使用的气液混合放电反应器，其特征在于，所述的高压电源正极(2)为8号不锈钢针。

9.如权利要求6所述的去除水中直接耐酸大红4BS的方法中使用的气液混合放电反应器，其特征在于，所述的高压电源负极(3)为面积为2～8cm²的不锈钢板。