CN108083519A - 一种降解罗丹明b废水的方法 - Google Patents

一种降解罗丹明b废水的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种降解罗丹明B废水的方法，该方法首先将罗丹明B废水格栅沉沙，然后将罗丹明B废水加热至10‑60℃，调节pH至2‑7，1小时后过滤，将过滤得到的滤液为电解液，采用铂片、铁、铜、金、钌、钯、铝、石墨、铅、BDD电极中的一种为氧化电极，采用饱和甘汞电极做参比电极，在氧化电压为1.0‑1.5V的条件下氧化5分钟，罗丹明B废水发生电聚合反应，生成沉淀；将氧化反应后的电解液经0.22μm滤膜过滤，得到澄清的液体。相比于其它降解罗丹明B的方法，本方法可以使罗丹明B的乙基上的C‑N键断裂生成‑NH2，然后在电极上发生电聚合生成类聚苯胺产物，可以大大减少降解时间和电解能耗。

Description

一种降解罗丹明B废水的方法
技术领域
本发明属于环境保护领域，特别涉及一种降解罗丹明B废水的方法。
背景技术
罗丹明B，是一种具有鲜桃红色的人工合成的碱性染料。分子式为C23H31ClN2O3，分子量为479.029。罗丹明B在水中能溶解0.78％，在乙醇中能溶解1.47％，最大吸收波长为554nm。罗丹明B用于造纸工业印染有光纸、打字纸、蜡光纸、纺织印染业和羽毛制品、麦秆、皮革等的染色，罗丹明B在溶液中有强烈的荧光，曾经用作食品添加剂，但后来实验证明罗丹明B会致癌，现在已不允许用作食品染色。该化合物稳定性好,分子量大,废水色度高,可生化性较差，在陆地和水生生态系统中的生物积累对环境和人类健康都有影响。因此，对罗丹明B废水进行处理已成为当务之急。
目前研究的降解罗丹明B方法有吸附法、化学氧化法、Fenton法、电化学氧化法和光催化法等。采用吸附剂吸附罗丹明B，要求复杂的前处理且脱色率相对较低；化学氧化法采用氧化剂氧化罗丹明B，容易造成二次污染；电化学氧化法快速且简单，但由于能耗高、耗电量大而很难应用。Fenton法和光催化法利用生成的羟基自由基氧化罗丹明B，其中以光催化降解罗丹明B研究最多，这种方法降解较为彻底，但速率很低，难以满足快速的工业企业生产要求。光催化降解罗丹明B分为两个步骤，一个是脱乙基作用，另一个是羟基化作用。通过脱乙基作用将苯环外围上的乙基脱去，破坏罗丹明B的共轭结构；通过羟基化作用，利用羟基自由基的强氧化性将大分子物质分解为小分子物质，还可以使苯环裂解，最终矿化生成CO2和H2O，降解时间较长，降解过程复杂，反应条件难于控制，耗费较大的能量，且溶液中的COD脱除效率较差，很难在实际废水处理中大规模应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种降解罗丹明B废水的方法，该方法耗费较少的能量就可以实现罗丹明B的降解。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种降解罗丹明B废水的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将罗丹明B废水格栅沉沙；
(2)将步骤(1)处理后的罗丹明B废水加热至40-60℃，调节pH至2-4，沉淀溶液中其它金属离子，1小时后过滤，得到滤液；
(3)以步骤(2)处理后的滤液为电解液，采用铂、金、钌、钯、BDD电极中的一种作为氧化电极，采用饱和甘汞电极做参比电极，石墨电极为对电极，在氧化电压为1-1.5V的条件下，氧化5分钟，罗丹明B废水发生电化学聚合反应，生成浅粉色絮状沉淀；将氧化后的电解液滤膜过滤，得到澄清的液体；
(4)检测溶液COD值。
进一步地，所述步骤(2)中，罗丹明B废水加热至50-60℃。
进一步地，所述步骤(2)中，调节pH至2-3。
进一步地，所述步骤(3)中，氧化电压为1.2-1.3V。
进一步地，所述步骤(3)中，氧化电极为铂片或BDD电极。
电聚合罗丹明B降解途径：
途径1：分解反应
途径2：聚合反应
本发明的有益效果是：本发明采用先部分氧化、然后聚合的方法去除罗丹明B，5分钟之内可以把绝大部分罗丹明B转化为较大的有机分子，由于绝大部分有机大分子在水中的溶解度极小，继而从水中沉淀析出，降低废水的COD值。与光催化或高压电方法相比，本方法可以脱除罗丹明B的乙基，从而生成类聚苯胺产物，本发明大大减少了降解时间和电解能耗。适合大规模工业废水的前期快速预处理。
具体实施方式
本发明将罗丹明B废水(C＝100mg·dm-3)，经过格栅沉淀后，调节溶液pH值，沉淀过滤去除溶液中生成的Fe(OH)2、Fe(OH)3等金属氢氧化物沉淀后，在电解池中电化学氧化罗丹明B废水，直至生成沉淀；过滤沉淀。罗丹明B在阳极容易发生电聚合反应，生成类似苯胺的聚合物沉淀，大大降低了溶液的COD值，显著减少了降解需要消耗的电能和时间。与本工艺相近的微生物法，其COD值大约为60-400mg·dm-3，而采用电聚合法降解罗丹明B废水，溶液COD值最低仅为14mg·dm-3左右。
实施例1
(1)将罗丹明B(C＝100mg·dm-3)废水格栅沉沙；
(2)将步骤(1)处理后的罗丹明B废水加热至35℃，调节pH至4，1小时后过滤；废水中的Fe2+、Fe3+，Ca2+等形成沉淀，并被滤去，将过滤得到的滤液进行下一步处理；
(3)以步骤(2)处理后的滤液为电解液，采用铂电极为氧化电极，采用饱和甘汞电极做参比电极，在氧化电压为1.3V的条件下氧化5分钟，罗丹明B废水发生电聚合反应，生成沉淀。将氧化后的电解液滤膜过滤，得到澄清的溶液；
通过本实施例降解后得到澄清的液体，检测COD为15mg·dm-3。
实施例2
(1)将罗丹明B(C＝100mg·dm-3)废水格栅沉沙；
(2)将步骤(1)处理后的罗丹明B废水加热至35℃，调节pH至2，1小时后过滤；废水中的Fe2+、Fe3+，Ca2+等形成沉淀，并被滤去，将过滤得到的滤液进行下一步处理；
(3)以步骤(2)处理后的滤液为电解液，采用BDD电极为氧化电极，采用饱和甘汞电极做参比电极，在氧化电压为1.1V的条件下氧化5分钟，罗丹明B废水发生电聚合反应，生成沉淀。将氧化后的电解液滤膜过滤，得到澄清的液体；
通过本实施例降解后得到澄清的液体，检测COD为50mg·dm-3。
实施例3
(1)将罗丹明B(C＝100mg·dm-3)水格栅沉沙；
(2)将步骤(1)处理后的罗丹明B废水加热至50℃，调节pH至3，1小时后过滤；废水中的Fe2+、Fe3+，Ca2+等形成沉淀，并被滤去，将过滤得到的滤液进行下一步处理；
(3)以步骤(2)处理后的滤液为电解液，采用金电极为氧化电极，采用饱和甘汞电极做参比电极，在氧化电压为1.2V的条件下氧化5分钟，罗丹明B废水发生电聚合反应，将氧化后的电解液滤膜过滤，得到澄清的溶液；
通过本实施例降解后得到澄清的液体，检测COD为45mg·dm-3。
实施例4
(1)将罗丹明B(C＝100mg/L)废水格栅沉沙；
(2)将步骤(1)处理后的罗丹明B废水加热至36℃，调节pH至2，1小时后过滤；废水中的Fe2+、Fe3+，Ca2+等形成沉淀，并被滤去，将过滤得到的滤液进行下一步处理；
(3)以步骤(2)处理后的滤液为电解液，采用钯电极为氧化电极，采用饱和甘汞电极做参比电极，在氧化电压为1.2V的条件下氧化5分钟，罗丹明B废水发生电聚合反应，生成沉淀。将沉淀滤膜过滤，得到澄清的液体；
通过本实施例降解后得到澄清的液体，检测COD为45mg·dm-3。
实施例5
(1)将罗丹明B(C＝100mg·dm-3)废水格栅沉沙；
(2)将步骤(1)处理后的罗丹明B废水加热至60℃，调节pH至4，1小时后过滤；废水中的Fe2+、Fe3+，Ca2+发生沉淀，并被滤去，将过滤得到的滤液进行下一步处理；
(3)以步骤(2)处理后的滤液为电解液，采用钌电极为氧化电极，采用饱和甘汞电极做参比电极，在氧化电压为1.1V的条件下氧化5分钟，罗丹明B废水发生电聚合反应，将氧化后的电解液滤膜过滤，得到澄清的液体；
通过本实施例降解后得到澄清的液体，检测COD为41mg·dm-3。
实施例6
(1)将罗丹明B(C＝100mg/L)废水格栅沉沙；
(2)将步骤(1)处理后的罗丹明B废水加热至55℃，调节pH至2，1小时后过滤；废水中的Fe2+、Fe3+，Ca2+发生沉淀，并被滤去，将过滤得到的滤液进行下一步处理；
(3)以步骤(2)处理后的滤液为电解液，采用钯电极为氧化电极，采用饱和甘汞电极做参比电极，在氧化电压为1.1V的条件下氧化5分钟，罗丹明B废水发生电聚合反应，生成沉淀。将氧化后的电解液滤膜过滤，得到澄清的液体；
通过本实施例降解后得到澄清的液体，检测COD为49mg·dm-3。
实施例7
(1)将罗丹明B(C＝100mg/L)废水格栅沉沙；
(2)将步骤(1)处理后的罗丹明B废水加热至35℃，调节pH至3，1小时后过滤；废水中的Fe2+、Fe3+，Ca2+发生沉淀，并被滤去，将过滤得到的滤液进行下一步处理；
(3)以步骤(2)处理后的滤液为电解液，采用钌电极为氧化电极，采用饱和甘汞电极做参比电极，在氧化电压为1.1V的条件下氧化5分钟，罗丹明B废水发生电聚合反应，生成沉淀。将氧化后的电解液滤膜过滤，得到澄清的液体；
通过本实施例降解后得到澄清的液体，检测COD为28mg·dm-3。
实施例8
(1)将罗丹明B(C＝100mg/L)废水格栅沉沙；
(2)将步骤(1)处理后的罗丹明B废水加热至55℃，调节pH至3，1小时后过滤；废水中的Fe2+、Fe3+，Ca2+发生沉淀，并被滤去，将过滤得到的滤液进行下一步处理；
(3)以步骤(2)处理后的滤液为电解液，采用BDD电极为氧化电极，采用饱和甘汞电极做参比电极，在氧化电压为1.3V的条件下氧化5分钟，罗丹明B废水发生电聚合反应，生成沉淀。将氧化后的电解液滤膜过滤，得到澄清的液体；
通过本实施例降解后得到澄清的液体，检测COD为15mg·dm-3。
实施例9
(1)将罗丹明B(C＝100mg/L)废水格栅沉沙；
(2)将步骤(1)处理后的孔雀绿废水加热至60℃，调节pH至2，1小时后过滤；废水中的Fe2+、Fe3+，Ca2+发生沉淀，并被滤去，将过滤得到的滤液进行下一步处理；
(3)以步骤(2)处理后的滤液为电解液，采用金电极为氧化电极，采用饱和甘汞电极做参比电极，在氧化电压为1.2V的条件下氧化5分钟，罗丹明B废水发生电聚合反应，生成沉淀。将氧化后的电解液滤膜过滤，得到澄清的液体；
通过本实施例降解后得到澄清的液体，检测COD为14mg·dm-3。
实施例10
(1)将罗丹明B(C＝100mg·dm-3)废水格栅沉沙；
(2)将步骤(1)处理后的罗丹明B废水加热至60℃，调节pH至2，1小时后过滤；废水中的Fe2+、Fe3+，Ca2+发生沉淀，并被滤去，将过滤得到的滤液进行下一步处理；
(3)以步骤(2)处理后的滤液为电解液，采用铂电极为氧化电极，采用饱和甘汞电极做参比电极，在氧化电压为1.2V的条件下氧化5分钟，罗丹明B废水发生电聚合反应，生成沉淀。将氧化后的电解液滤膜过滤，得到澄清的液体；
通过本实施例降解后得到澄清的液体，检测COD为18mg·dm-3。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种降解罗丹明B废水的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将罗丹明B废水格栅沉沙。
(2)将步骤(1)处理后的罗丹明B废水加热至40-60℃，调节pH至2-4，沉淀溶液中其它金属离子，约1小时后过滤，得到滤液。
(3)以步骤(2)处理后的滤液为电解液，采用铂、金、钌、钯、BDD等电极中的一种作为氧化电极，采用饱和甘汞电极做参比电极，石墨电极为对电极，在氧化电压为1-1.5V的条件下，氧化约5分钟，罗丹明B废水发生电化学聚合反应，生成浅粉色絮状沉淀；将氧化后的电解液滤膜过滤，得到澄清的液体。
(4)检测溶液COD值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，罗丹明B废水加热至50-60℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，调节pH至2-3。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，氧化电压为1.2-1.3V。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，氧化电极为铂片或BDD电极。
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