CN104291434B - 一种降解结晶紫的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种降解结晶紫的方法，包括步骤：a将结晶紫溶液，调节pH值为1～2.8；b然后再加入双氧水，搅拌混匀；c加入亚硝酸钠启动反应，迅速搅拌同时加入，反应时间为25～60秒。本发明作为一种高效降解有机废水的高级氧化方法，且体系中残留的H2O2还可以与传统的Fenton氧化体系协同作用，达到高效快速无污染的降解效果，值得更加推广。

Description

一种降解结晶紫的方法
技术领域
本发明涉及废水治理，特别是涉及到一种染料废水的处理。
背景技术
染料废水是目前几种难治理的行业性废水之一， 约占工业废水总排放量的1／10。随着染料和印染工业的发展，其污水排量和对水体的污染程度正在加剧。
结晶紫( CV )作为三苯甲烷类阳离子型染料，除广泛应用于纺织、印染和油墨工业领域外，还可用于对纸张、玩具和一些塑料制品染色。三苯甲烷类染料是继偶氮染料、蒽醌染料之后使用量第三大染料，在生产、使用过程中产生的大量废水颜色深，结构中含有对生物降解呈抑制作用的苯环，难以降解成无机小分子，严重污染环境，其中的化学功能团三苯甲烷具有高毒、高残留及“三致”作用。目前，国内外处理染料废水的方法主要有吸附法、生物降解法、光催化法、电化学氧化法、离子交换法和联合工艺法等。
而传统水处理工艺中采用的吸附、絮凝和生物氧化法对染料废水的处理往往不能达到满意的去除效果。近年来，高级氧化技术以其较强的氧化能力，无二次污染等因素越来越受关注。结晶紫作为有机染料之一，被广泛应用于纺织、印染及油墨等工业领域，随着废水大量排出与环境之中，对环境造成严重污染。由于有机染料结构复杂，色度深，一直以来都是人们公认的难治理废水之一。目前一些相关处理工艺较为成熟，但存在的最大问题就是废水处理成本过高，对于一些中小企业来说，很难有大量的资金投入。因此，发展高效节能的染料废水处理方法以达到脱色和提高有机染料废水可生化性的双重功能，将具有十分重要的社会效益、经济效益和环境效益。
目前应用比较广泛的高级氧化技术处理染料废水仍以Fenton体系为主。
采用Fenton体系处理废水时，普遍存在H2O2的投加量较大（大于0.1mol/L）和利用率不高的现象 ，造成了双氧水的大量浪费， 大大增加了该技术的应用成本并限制了其应用范围。本课题组经过试验研究，发现在酸性条件下， H2O2与NaNO2反应产生过氧亚硝酸，生成的过氧亚硝酸能迅速与结晶紫反应，可达到降解结晶紫目的。此体系与Fenton体系相比大大降低了H2O2的投加量，缩短了反应时间。若有过量未反应的亚硝酸钠，双氧水，在环境中又能很快自动降解，不会对环境造成新的污染。由此建立了一种新的高效降解染料废水的方法，为染料废水的处理提供一定的理论和实践指导，具有广泛的应有前景。
近年来，基于自由基的高级氧化技术日益引起人们的重视，特别是对染料脱色处理的研究非常活跃。自由基氧化法因其操作简单，反应快速和氧化彻底等优点而备受关注。结晶紫作为一种主要染料，在工业生产中应用也是非常广泛。本研究以结晶紫为底物，采用过氧亚硝酸体系进行染料的氧化处理。考察H2O2的投加量，亚硝酸盐浓度，pH值等对色度的影响，以选择更经济实用的处理方法。
发明内容
本发明提供一种在环境中能很快自动降解、不会对环境造成新的污染、新的高效降解结晶紫染料废水的方法。
本发明的技术方案是：一种降解结晶紫的方法，包括步骤：
a将结晶紫溶液，调节pH值为1～2.8；
b然后再加入双氧水，搅拌混匀；
c加入亚硝酸钠启动反应，迅速搅拌同时加入，反应时间为25～60秒。
进一步地，双氧水的摩尔浓度为0.002～0.038，亚硝酸钠的摩尔浓度为0.0008～0.03。
进一步地，本发明的最佳方案是在pH值小于2.8的情况下，所述NaNO2和H2O2的摩尔浓度为1：1～1.5；反应时间为60s。
自由基是含有不配对电子的原子、离子或分子，是一种极活泼、不稳定、生命周期短的化合物，它通过电子传递而与其它分子发生氧化－还原反应。
过氧亚硝酸ONOOH是氧化性非常强的一种自由基，可以由亚硝酸钠与H2O2在酸性条件下结合生成，在酸性条件下，生成的过氧亚硝酸非常不稳定，半衰期只有1～2s，很快异构化为硝酸，但过氧亚硝酸具有很强的氧化作用，短时间就能引发氧化－还原反应。
因此在含有结晶紫染料的溶液中，加入亚硝酸钠与H2O2，在酸性条件下结合生成的过氧亚硝酸能将溶液中的难分解的结晶紫染料迅速氧化降解，达到褪色的目的。
反应机理：H-O-O-H（过氧化氢）和 H-O-N=O（酸性条件下的亚硝酸钠转变为亚硝酸）反应生成H-O-O-N=O（过氧亚硝酸）。生成的过氧亚硝酸氧化能力远大于过氧化氢，可以使难降解的结晶紫发生降解，达到褪色的目的。
本发明作为一种高效降解有机废水的高级氧化方法，且体系中残留的H2O2还可以与传统的Fenton氧化体系协同作用，达到高效快速无污染的降解效果，更加值得推广。
具体实施方式
本发明CV即结晶紫。
pH值为1～2.8，是为了在酸性条件下让亚硝酸钠转变为亚硝酸。
如下为实施例，下述的实施例是在常温下进行的。
实施例1
在结晶紫浓度为4mg/L时，不同浓度的NaNO2和H2O2对脱色率的影响：
以下的NaNO2和H2O2的浓度为摩尔浓度；
表1.1
表1.2
实施例2
在结晶紫浓度为不同浓度时，不同浓度的NaNO2和双氧水对对脱色率的影响：
以下的NaNO2和双氧水的浓度为摩尔浓度；
表2.1
表2.2
实施例3
在结晶紫浓度为80mg/L时，不同浓度的NaNO2和双氧水对对脱色率的影响：
以下的NaNO2和双氧水的浓度为摩尔浓度；
表3.1
表3.2
通过对结晶紫废水进行正交实验及单因素分析实验，确定了处理此印染废水的最佳实验条件。在NaNO2和H2O2的为摩尔浓度为1：1～1.5时，反应时间为60s的条件下，脱色率即可达到95%以上。实验证明过氧亚硝酸根体系可高效降解CV废水。由上述实验证明，该体系可以作为一种高效降解有机废水的高级氧化方法，且体系中残留的H2O2还可以与传统的Fenton氧化体系协同作用，达到高效快速无污染的降解效果，值得更加深入的研究和推广。

Claims (1)

1.一种降解结晶紫的方法，其特征在于，包括步骤：
a将结晶紫溶液，调节pH值为1～2.8；
b然后再加入双氧水，搅拌混匀；
c加入亚硝酸钠启动反应，迅速搅拌同时加入；
所述双氧水的摩尔浓度为0.002～0.038，所述亚硝酸钠的摩尔浓度为0.0008～0.03，所述结晶紫溶液的浓度为4-80mg/L；
所述亚硝酸钠和双氧水的摩尔浓度比为1：1-1.5；反应时间为60s。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Degradation pathways of crystal violet by Fenton and Fenton-like systems: Condition optimization and intermediate separation and identification;Huan-Jung Fan等;《Journal of Hazardous Materials》;20090627;第171卷;第1032页摘要、第1035-1043页第2-4节 *
OXIDATION OF DIETHYL SULFIDE IN AQUEOUS SOLUTIONS BY PEROXYNITRITE AND THE H2O2–NO2 SYSTEM;V. L. Lobachev等;《Theoretical and Experimental Chemistry》;20051231;第41卷(第5期);第302前言第1段至第308页第2段 *

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