CN111533210A - 一种利用uv加热活化过硫酸盐处理染料废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用UV辅助加热活化过硫酸盐处理染料废水的方法，具体步骤如下；（1）按照染料废水与催化剂TiO2的浓度比为0.3‑2.5：1‑4向紫外反应器中加入100 mL染料废水和相应质量的光催化剂TiO2。（2）按照染料废水与0.05 mol/L的K2S2O8的体积比为100：1‑5向紫外反应器中加入K2S2O8标准液，搅拌均匀。（3）在搅拌下加入1 mol/L的稀硫酸调节水样pH值；（4）将紫外反应器置于水浴反应锅中，并调节水浴锅的温度；（5）在水浴锅液面上方5 cm处悬挂普通直管型石英低压汞紫外灯管；（6）打开紫外灯管的电源，照射反应进行相应时间，取废水距液面1 cm处上清液测定实际废水的脱色率和COD值。本发明采用紫外光/加热联合活化过硫酸钾，以实现高效，高标准的处理偶氮染料污水。
Description
技术领域
本发明涉及染料废水处理领域，尤其涉及一种利用UV加热活化过硫酸盐处理染料废水的方法。
背景技术
水资源是人类赖以生存的宝贵资源，随着我国经济的高速发展，城镇化进程的加快等，全国范围内的水资源短缺和水体污染己经成为我国人民面临的一个严峻的问题。印染行业既是水资源消耗的大户，同时也是重要的水污染源头，而偶氮染料是印染行业常用染料，其生产废水难生物降解且具有毒性。偶氮染料在生产过程中会有1%~2%排放到环境中，在使用过程中也会有1%~10%排放到环境中。偶氮染料在环境中能分解产生20多种致癌芳香胺，在一定条件下会对人体产生极大的伤害，不仅会大幅度提高水体色度，还会对人体环境和水体环境造成污染。
传统的印染废水处理方法包括物理法、生物法和化学法。常用的物理处理法包括吸附法和膜分离法，吸附法是利用多孔固体物质的吸附性能除去水中污染物，但吸附剂成本高、再生或处理难度大、吸附容量小等缺点限制了该法的广泛应用；而膜分离法成本较高、处理效果较差，可能造成次级污水的产生增加处理成本。生物法如好氧法对偶氮染料降解的处理效果达不到理想，经济性不高；厌氧法出水效果较差，需要后续进一步处理；化学法诸如化学氧化法存在二次污染、电化学法降解率有限和光催化法对深色废水降解效果差。因此迫切需要一种高效降解偶氮染料废水的方法。
其中，光催化技术光催化降解废水的原理可分为两个方面：一种在废水中加入空气或其他富氧物质如臭氧、过氧化氢等作为氧化剂，在光的辐射作用下产生羟基自由基，强氧化去除高危毒性有机污染物；另一种则是基于光催化剂在紫外光或可见光的照射下，能够产生具有氧化还原能力的电子-空穴对，光生空穴具有强氧化性，同时光生空穴与H2O作用可产生羟基自由基，羟基自由基的氧化还原电位高于臭氧与氧气。
光催化降解废水辅助UVC紫外光，利用真空的低压环境中，激发作用而产生的小于300 nm深紫外光，既强化消毒，同时在降解有机物过程中，有机物可以直接吸收光子的能量而达到激发、亚稳定的状态，亦或者由水、氧气等氧化物吸收深紫外能量而产生活性自由基，进一步与有机物作用发生断键分解达到降解效果，因此申请人利用这一原理提供一种利用UV/加热活化过硫酸盐处理染料废水的方法。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供一种利用UV/加热活化过硫酸盐处理染料废水的方法，采用紫外光/加热联合活化过硫酸钾，以实现高效，高标准的处理偶氮染料污水，为达此目的，本发明提供一种利用UV/加热活化过硫酸盐处理染料废水的方法，具体步骤如下；
（1）按照染料废水与催化剂TiO2的浓度比为0.3-2.5：1-4向紫外反应器中加入100mL染料废水和相应质量的光催化剂TiO2；
（2）按照染料废水与 0.05 mol /L的K2S2O8的体积比为100：1-5向紫外紫外反应器中加入K2S2O8标准液，搅拌均匀；
（3）在搅拌下加入1mol/L的稀硫酸调节水样pH值；
（4）将紫外反应器置于水浴反应锅中，并调节水浴锅的温度；
（5）在水浴锅液面上方5cm处悬挂普通直管型石英低压汞紫外灯管；
（6）打开紫外灯管的电源，照射反应进行相应时间，取废水距液面1 cm处上清液测定实际废水的脱色率和COD值。
作为本发明进一步改进，所述染料废水为茜素黄R染料废水或罗丹明B染料废水或苏丹黑B染料废水或刚果红染料废水，本发明可以处理染料废水极广主要有以上几种。
作为本发明进一步改进，所述100mL染料废水的初始质量浓度为100-2100mg/L，本发明可以根据需要处理初始质量浓度为100-2100mg/L的染料废水。
作为本发明进一步改进，步骤3的调节水样pH值为7-9，本发明只需要调节水样pH值为7-9即可。
作为本发明进一步改进，步骤4调节水浴锅的温度为60-80°C，本发明水浴温度一般为60-80°C。
作为本发明进一步改进，步骤6紫外灯的反应时间为45-90 min，本发明紫外光一般反应45-90 min即可。
作为本发明进一步改进，步骤6紫外灯的光源为UVC-LED灯或者真空紫外灯，本发明UVC-LED灯或者真空紫外灯均可以使用。
与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
1. 本申请主要采用紫外光/加热联合活化过硫酸钾处理偶氮染料废水，降解率高，其处理效果比单独紫外线、单独加热活化处理效果更好；
2.采用本申请方式后紫外光/加热联合活化过硫酸钾降解偶氮废水最佳pH为7-9即无需过多调节pH；
3．本申请由于采用紫外光/加热联合活化过硫酸钾降解偶氮废水反应条件较为温和，易于放大；
4．本申请采用紫外光/加热联合活化，当废水流经催化剂微颗粒，纳米微米级几何尺度，能数十倍强化界面面积与传质效率，从而成倍提高降解反应效率，环境效益显著，大幅提升市场竞争力；
5．本申请紫外反应器内的UVC紫外光可以同时达到氧化降解和消毒的作用，针对如液体推进剂残液处理，危化品泄露，医疗消毒冲洗液，含病原微生物源的污水，含放射性同位素源污水消除等应急处理，可以做到响应及时、运转高效、专业隔离，即开即用，避免了交叉污染与扩散污染。
6）本发明采用的新型光催化剂在应用过程中减少了氧化剂的用量，大大地节约成本。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明提供一种利用UV/加热活化过硫酸盐处理染料废水的方法，采用紫外光/加热联合活化过硫酸钾，以实现高效，高标准的处理偶氮染料污水。
本发明提供一种利用UV/加热活化过硫酸盐处理染料废水的方法，具体步骤如下；
（1）按照染料废水与催化剂TiO2的浓度比为0.3-2.5：1-4向紫外反应器中加入100mL染料废水和相应质量的光催化剂TiO2；
其中染料废水为茜素黄R染料废水或罗丹明B染料废水或苏丹黑B染料废水或刚果红染料废水，本发明可以处理染料废水极广主要有以上几种；
所述100mL染料废水的初始质量浓度为100-2100mg/L，本发明可以根据需要处理初始质量浓度为100-2100mg/L的染料废水；
（2）按照染料废水与 0.05 mol /L的K2S2O8的体积比为100：1-5向紫外反应器中加入K2S2O8标准液，搅拌均匀。
（3）在搅拌下加入1mol/L的稀硫酸调节水样pH值，调节水样pH值为7-9，本发明只需要调节水样pH值为7-9即可；
（4）将紫外反应器置于水浴反应锅中，并调节水浴锅的温度，调节水浴锅的温度为60-80°C，本发明水浴温度一般为60-80°C；
（5）在水浴锅液面上方5cm处悬挂普通直管型石英低压汞紫外灯管；
（6）打开紫外灯管的电源，照射反应进行相应时间，取距液面1 cm处取废水距液面1 cm处上清液测定实际废水的脱色率和COD值；
其中紫外灯的反应时间为45-90 min，本发明紫外光一般反应45-90 min即可，紫外灯的光源为UVC-LED灯或者真空紫外灯，本发明UVC-LED灯或者真空紫外灯均可以使用。
本发明具体实施例如下；
实施例1：
采用本发明方法处理茜素黄R模拟染料废水，其处理方法和结果如下：
（1）按照模拟废水与催化剂TiO2的浓度比为0.5：1向紫外反应器中加入100mL浓度为100mg/L的茜素黄R模拟废水和20mg的光催化剂TiO2；
（2）按照模拟废水与 0.05 mol /L的K2S2O8的体积比为100：1向紫外反应器中加入1mLK2S2O8（0.05 mol /L）标准液，搅拌均匀；
（3）在搅拌下加入1mol/L的稀硫酸调节水样pH值为7；
（4）将紫外反应器置于水浴反应锅中，并调节水浴锅的温度为60℃；
（5）在水浴锅液面上方5cm处悬挂普通直管型石英低压汞紫外灯管；
（6）打开紫外灯管的电源，照射反应进行90 min，取废水距液面1 cm处上清液测定茜素黄R模拟废水的脱色率为91%， COD值为25mg/L。
实施例2：
采用本发明方法处理罗丹明B模拟染料废水，其处理方法和结果如下：
（1）按照模拟废水与催化剂TiO2的浓度比为2：3向紫外反应器中加入100mL浓度为200mg/L的罗丹明B模拟废水和30mg的光催化剂TiO2；
（2）按照模拟废水与 0.05 mol /L的K2S2O8的体积比为50：1向紫外反应器中加入2mLK2S2O8（0.05 mol /L）标准液，搅拌均匀；
（3）在搅拌下加入1mol/L的稀硫酸调节水样pH值为8；
（4）将紫外反应器置于水浴反应锅中，并调节水浴锅的温度为70℃；
（5）在水浴锅液面上方5cm处悬挂普通直管型石英低压汞紫外灯管；
（6）打开紫外灯管的电源，照射反应进行40 min，取废水距液面1 cm处上清液测定罗丹明B模拟废水的脱色率为94%， COD值为31mg/L。
实施例3：
采用本发明方法处理苏丹黑B模拟染料废水，其处理方法和结果如下：
（1）按照模拟废水与催化剂TiO2的浓度比为1.5：2向紫外反应器中加入100mL浓度为300mg/L的苏丹黑B模拟废水和40mg的光催化剂TiO2；
（2）按照模拟废水与 0.05 mol /L的K2S2O8的体积比为100：3向紫外反应器中加入3mLK2S2O8（0.05 mol /L）标准液，搅拌均匀；
（3）在搅拌下加入1mol/L的稀硫酸调节水样pH值为9；
（4）将紫外反应器置于水浴反应锅中，并调节水浴锅的温度为80℃；
（5）在水浴锅液面上方5cm处悬挂普通直管型石英低压汞紫外灯管；
（6）打开紫外灯管的电源，照射反应进行50 min，取废水距液面1 cm处上清液测定苏丹黑B模拟废水的脱色率为97%， COD值为35mg/L。
实施例4：
采用本发明方法处理刚果红模拟染料废水，其处理方法和结果如下：
（1）按照模拟废水与催化剂TiO2的浓度比为0.8：1向紫外反应器中加入100mL浓度为400mg/L的刚果红模拟废水和50mg的光催化剂TiO2；
（2）按照模拟废水与 0.05 mol /L的K2S2O8的体积比为25：1向紫外反应器中加入4mLK2S2O8（0.05 mol /L）标准液，搅拌均匀；
（3）在搅拌下加入1mol/L的稀硫酸调节水样pH值为9；
（4）将紫外反应器置于水浴反应锅中，并调节水浴锅的温度为70℃；
（5）在水浴锅液面上方5cm处悬挂普通直管型石英低压汞紫外灯管；
（6）打开紫外灯管的电源，照射反应进行60 min，取废水距液面1 cm处上清液测定刚果红模拟废水的脱色率为89%， COD值为52mg/L。
实施例5：
采用本发明方法处理某染料厂废水，COD为1500mg/L其处理方法和结果如下：
（1）；按照废水与催化剂TiO2的浓度比为 0.3：2向紫外反应器中加入100mL实际废水和1g的光催化剂TiO2；
（2）按照废水与 0.05 mol /L的K2S2O8的体积比为20：1向紫外反应器中加入5mL K2S2O8（0.05 mol /L）标准液，搅拌均匀；
（3）在搅拌下加入1mol/L的稀硫酸调节水样pH值为7；
（4）将紫外反应器置于水浴反应锅中，并调节水浴锅的温度为80℃；
（5）在水浴锅液面上方5cm处悬挂普通直管型石英低压汞紫外灯管；
（6）打开紫外灯管的电源，照射反应进行70 min，取废水距液面1 cm处上清液测定实际废水的脱色率为95%， COD值为116mg/L。
实施例6：
采用本发明方法处理某染料厂废水，COD为2100mg/L其处理方法和结果如下：
（1）按照废水与催化剂TiO2的浓度比为0.7：3向紫外反应器中加入100mL实际废水和0.9g的光催化剂TiO2；
（2）按照废水与 0.05 mol /L的K2S2O8的体积比为25：1向紫外反应器中加入4mL K2S2O8（0.05 mol /L）标准液，搅拌均匀；
（3）在搅拌下加入1mol/L的稀硫酸调节水样pH值为7；
（4）将紫外反应器置于水浴反应锅中，并调节水浴锅的温度为80℃；
（5）在水浴锅液面上方5cm处悬挂普通直管型石英低压汞紫外灯管；
（6）打开紫外灯管的电源，照射反应进行90 min，取废水距液面1 cm处上清液测定实际废水的脱色率为90%， COD值为131mg/L。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种利用UV加热活化过硫酸盐处理染料废水的方法，具体步骤如下，其特征在于；
（1）按照染料废水与催化剂TiO2的浓度比为0.3-2.5；
（2）按照染料废水与 0.05 mol /L的K2S2O8的体积比为100：1-5向紫外紫外反应器中加入K2S2O8标准液，搅拌均匀；
（3）在搅拌下加入1mol/L的稀硫酸调节水样pH值；
（4）将紫外反应器置于水浴反应锅中，并调节水浴锅的温度；
（5）在水浴锅液面上方5cm处悬挂普通直管型石英低压汞紫外灯管；
（6）打开紫外灯管的电源，照射反应进行相应时间，取废水距液面1 cm处上清液测定脱色率和COD值。
2.根据权利要求1所述的一种利用UV/加热活化过硫酸盐处理染料废水的方法，其特征在于，所述染料废水为茜素黄R染料废水或罗丹明B染料废水或苏丹黑B染料废水或刚果红染料废水。
3.根据权利要求1所述的一种利用UV/加热活化过硫酸盐处理染料废水的方法，其特征在于，所述100mL染料废水的初始质量浓度为100-2100mg/L。
4.根据权利要求1所述的一种利用UV/加热活化过硫酸盐处理染料废水的方法，其特征在于，步骤3的调节水样pH值为7-9。
5.根据权利要求1所述的一种利用UV/加热活化过硫酸盐处理染料废水的方法，其特征在于，步骤4调节水浴锅的温度为60-80°C。
6.根据权利要求1所述的一种利用UV/加热活化过硫酸盐处理染料废水的方法，其特征在于，步骤6紫外灯的反应时间为45-90 min。
7.根据权利要求1所述的一种利用UV/加热活化过硫酸盐处理染料废水的方法，其特征在于，步骤6紫外灯的光源为UVC-LED灯或者真空紫外灯。
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