CN108298668A - 一种降解废水中偶氮染料金橙g的方法 - Google Patents

一种降解废水中偶氮染料金橙g的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种印染废水的处理方法，具体如下：在常温常压下向含有偶氮染料金橙G的废水中，加入一定量的过氧乙酸(PAA)和改性秸秆活性炭(AC)，搅拌均匀，在初始pH为中性条件下反应3h，即可氧化降解污染物。本发明通过向印染废水中投加过氧乙酸和改性秸秆活性炭，改性秸秆活性炭起一定的吸附作用并活化过氧乙酸产生羟基自由基氧化污染物质，从而降解印染废水；本发明可快速、高效、持久地去除废水中的偶氮染料，反应条件温和，大大缩短了处理时间，降低了工艺成本，AC也可重复利用降低成本，在偶氮染料降解和去除方面具有广阔的应用前景。

Description

一种降解废水中偶氮染料金橙G的方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其是涉及一种利用改性秸秆活性炭(AC)活化过氧乙酸以去除废水中偶氮染料金橙G的方法。
背景技术
偶氮染料具有着色牢、种类多、性质稳等特点，在纺织、印染等行业中得到广泛应用；但其废水则具有毒性大、色度高、难降解等特点，若未处理直接排入水体中会导致严重的环境问题，因此在环境保护领域中受到了广泛关注。现有的传统处理工艺如絮凝、吸附和膜过滤，仅将偶氮染料从水体中移除并未使其得到降解；生物处理虽可破坏其脱色基团偶氮键，但耗时长、成本高、初始投资大无法推广运行。
近年来，基于硫酸根自由基的高级氧化技术越来越受到人们的重视，由于其对难降解有机污染物的高效去除率以及高选择性，已发展为处理难降解有机废水的新技术。过氧乙酸的活化方式包括紫外活化、金属离子及金属离子氧化物活化等。相对于紫外活化法所需的外界能量大，利用过渡金属离子做催化剂，降解污染物的效果很好，但是部分金属离子会对环境造成二次污染，活化剂使用寿命短，利用率较低，处理成本高，时间长，不利于偶氮染料的持久、高效和快速去除。
申请号为CN107043162A的专利文献公开了一种稻草活性炭强化厌氧污泥复合处理偶氮染料废水的方法。但是该方法主要以生物降解偶氮染料为主，活性炭在其中起到驯化微生物的作用，对微生物的生理性质依赖程度深，而且操作方法复杂，效率不高。
申请号为CN101450827的专利文献公开了湿式催化氧化处理高浓有机废水的工艺；其在水处理过程中也分别使用了活性炭和过氧乙酸，但是其使用的活性炭活化过氧乙酸效果较差，仅仅能处理废水中的COD、BOD5，对于金橙G等偶氮染料去除效果较差。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种降解废水中偶氮染料金橙G的方法。本方法可快速、高效、持久地去除偶氮染料废水中的金橙G，改性秸秆活性炭(AC)可重复利用，反应条件温和，可大大缩短处理时间，降低工艺成本。
本发明的技术方案如下：
一种降解废水中偶氮染料金橙G的方法，具体为：向含有金橙G的偶氮染料废水中加入过氧乙酸和苯酚改性的秸秆活性炭，搅拌均匀，初始pH为中性条件进行反应；
所述过氧乙酸的投加量为终浓度0.02～0.03g/L，所述苯酚改性的秸秆活性炭的投加量为终浓度0.1～0.2g/L。
所述苯酚改性的秸秆活性炭为秸秆烧制后苯酚改性秸秆活性炭。所述苯酚改性的秸秆活性炭制备过程为：
(1)对秸秆的预处理：切割秸秆至5cm，置于浓度为2wt％的NaOH浸渍液中浸渍48h，洗至中性，烘箱105℃烘干，再置于浓度为30wt％的(NH4)2HPO4浸渍液中24h，然后用烘箱105℃烘干；
(2)对步骤(1)处理后的秸秆在恒温鼓风烘箱中200℃下预氧化2h，再于箱式气氛炉中700℃条件下活化60min，活化时通入氮气，结束后研磨过100目筛子，得到秸秆活性炭；
(3)对步骤(2)制备出的秸秆活性炭置于浓度为1.0mmol/L的苯酚浸渍液中24h，然后离心20min后将固体活性炭放入烘箱80℃烘干，再于气氛炉中400℃活化120min，活化时通入氮气，即得到苯酚改性秸秆活性炭。
优选的，所述过氧乙酸和偶氮染料金橙G在废水中的质量浓度比为1∶0.5～1.25。
优选的，所述反应体系初始pH为7，调节pH所用的酸和碱分别为硫酸和氢氧化钠。
优选的，所述反应温度为室温。
本发明所述的方法在反应3h后，金橙G去除率≥85％。
本发明有益的技术效果在于：
本发明提供了一种利用改性秸秆活性炭(AC)活化过氧乙酸(PAA)去除印染废水中金橙G的新型方法，以改性秸秆活性炭(AC)为活化剂，以过氧乙酸为氧化剂，基于秸秆活性炭表面官能团活化过氧乙酸产生羧基自由基的原理，秸秆活性炭活化过氧乙酸产生·OH，具有较高的氧化还原电位，其氧化能力极强，与大多数有机污染物都可以发生快速的链式反应，无选择性地把有害物质氧化成CO2、H2O或矿物盐，无二次污染(·OH在降解和脱色上也卓有成效)，克服了金属离子活化剂反应速率过快，利用率低等弊端，秸秆活性炭还可以多次重复利用降低成本，最终实现向废水中少量投加即可快速降解去除偶氮染料的效果，明显优于金属离子/PAA体系，操作简单，大大缩短了工艺处理时间。改性活性炭活化过氧乙酸氧化降解优于未改性活性炭。
过氧乙酸是一种于污水处理中常见的氧化剂，秸秆活性炭原料易得，易于制备，可以重复利用，不会对环境造成二次污染，同时秸秆活性炭为固体颗粒，便于运输，对于大量实际废水的处理更具有实用性和可操作性，工艺成本低。
本方法在室温条件下即可进行，反应条件温和，处理成本低，在废水中偶氮染料降解和去除方面具有广阔的应用前景。本发明采用苯酚改性活性炭活化过氧乙酸氧化降解偶氮染料，以改性活性炭为活化剂活化强氧化剂过氧乙酸。在相同条件下改性活性炭对过氧乙酸的活化优于未改性活性炭，对偶氮染料的去除效果更好，因而采用改性秸秆活性炭。
具体实施方式
实施例1
首先制备苯酚改性的秸秆活性炭，制备过程为：
(1)对秸秆的预处理：切割秸秆至5cm，置于浓度为2wt％的NaOH浸渍液中浸渍48h，洗至中性，烘箱105℃烘干，再置于浓度为30wt％的(NH4)2HPO4浸渍液中24h，然后用烘箱105℃烘干；
(2)对步骤(1)处理后的秸秆在恒温鼓风烘箱中200℃下预氧化2h，再于箱式气氛炉中700℃条件下活化60min，活化时通入氮气，结束后研磨过100目筛子，得到秸秆活性炭；
(3)对步骤(2)制备出的秸秆活性炭置于浓度为1.0mmol/L的苯酚浸渍液中24h，然后离心20min后将固体活性炭放入烘箱80℃烘干，再于气氛炉中400℃活化120min，活化时通入氮气，即得到苯酚改性秸秆活性炭。
将配制好的金橙G溶液(2g/L)取0.5ml加入pH＝7的98.8ml的印染废水中，置于磁力搅拌器在860-880rpm条件下，加入配置好的过氧乙酸溶液(10g/L)0.2ml，迅速将pH调至7，再加入10mg上述方法制备得到的苯酚改性的秸秆活性炭AC，在室温下反应180min。
实施例2
苯酚改性的秸秆活性炭的制备方法如实施例1所示。
将配制好的金橙G溶液(2g/L)取0.75ml加入pH＝7的99.05ml的印染废水中，置于磁力搅拌器在860-880rpm条件下，加入配置好的过氧乙酸溶液(10g/L)0.3ml，迅速将pH调至7，再加入10mg上述方法制备得到的苯酚改性的秸秆活性炭AC，在室温下反应180min。
实施例3
苯酚改性的秸秆活性炭的制备方法如实施例1所示。
将配制好的金橙G溶液(2g/L)取1ml加入pH＝7的99.3ml的印染废水中，置于磁力搅拌器在860-880rpm条件下，加入配置好的过氧乙酸溶液(10g/L)0.2ml，迅速将pH调至7，再加入20mg上述方法制备得到的苯酚改性的秸秆活性炭AC，在室温下反应180min。
对比例：
以申请号为CN101450827的专利文献中工艺降解染料：将配制好的金橙G溶液(2g/L)取1ml加入pH＝7的98.8ml的印染废水中，置于磁力搅拌器在860-880rpm条件下，加入配置好的过氧乙酸溶液(10g/L)0.2ml，迅速将pH调至7，再加入10mg未改性活性炭，在室温下反应180min。实施例1～3和对比例对于金橙G的去除率如表1所示。
表1
编号 原始OG浓度(mg/L) 降解后OG浓度(mg/L) 去除率(％)
实施例1 10 0 100
实施例2 15 2 90
实施例3 20 2 90
对比例 20 14 30
本发明以秸秆活性炭作为活化剂，以过氧乙酸作为氧化剂，基于秸秆活性炭活化过氧乙酸产生羧基自由基的原理，秸秆活性炭活化过氧乙酸产生·OH，具有较高的氧化还原电位，其氧化能力极强，与大多数有机污染物都可以发生快速的链式反应，无选择性地把有害物质氧化成CO2、H2O或矿物盐，无二次污染(·OH在降解和脱色上也卓有成效)，克服了金属离子活化剂反应速率过快，利用率低等弊端，秸秆活性炭还可以多次重复利用降低成本，最终实现向废水中少量投加即可快速降解去除偶氮染料的效果，明显优于金属离子/PAA体系，操作简单，大大缩短了工艺处理时间；在室温条件下即可进行，反应条件温和；此外，过氧乙酸是一种于污水处理中常见的氧化剂，秸秆活性炭原料易得，易于制备，可以重复利用，不会对环境造成二次污染，同时秸秆活性炭为固体颗粒，便于运输，对于大量实际废水的处理更具有实用性和可操作性，工艺成本低。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部改动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (7)

1.一种降解废水中偶氮染料金橙G的方法，其特征在于：向含有金橙G的偶氮染料废水中加入过氧乙酸和苯酚改性的秸秆活性炭，搅拌均匀，初始pH为中性条件进行反应；
所述过氧乙酸的投加量为终浓度0.02～0.03g/L，所述苯酚改性的秸秆活性炭的投加量为终浓度0.1～0.2g/L。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述苯酚改性的秸秆活性炭为秸秆烧制后苯酚改性秸秆活性炭。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述苯酚改性的秸秆活性炭制备过程为：
(1)对秸秆的预处理：切割秸秆至5cm，置于浓度为2wt％的NaOH浸渍液中浸渍48h，洗至中性，烘箱105℃烘干，再置于浓度为30wt％的(NH4)2HPO4浸渍液中24h，然后用烘箱105℃烘干；
(2)对步骤(1)处理后的秸秆在恒温鼓风烘箱中200℃下预氧化2h，再于箱式气氛炉中700℃条件下活化60min，活化时通入氮气，结束后研磨过100目筛子，得到秸秆活性炭；
(3)对步骤(2)制备出的秸秆活性炭置于浓度为1.0mmol/L的苯酚浸渍液中24h，然后离心20min后将固体活性炭放入烘箱80℃烘干，再于气氛炉中400℃活化120min，活化时通入氮气，即得到苯酚改性秸秆活性炭。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述过氧乙酸和偶氮染料金橙G在废水中的质量浓度比为1∶0.5～1.25。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反应体系初始pH为7，调节pH所用的酸和碱分别为硫酸和氢氧化钠。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反应的温度为室温。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：反应3h后，金橙G去除率≥85％。
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