CN1546395A - 一种染料废水的高级氧化处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种染料废水的高级氧化处理方法，采用Fenton法对染料废水脱色，其特征在于H2O2和FeSO4投加染料废水后，对混合液体施以超声波振荡。在同等COD去除率的条件下，效率高，特别是消耗较少的双氧水、亚铁离子以及酸，从而可以减少污泥产量，降低操作成本。

Description

一种染料废水的高级氧化处理方法
技术领域
本发明涉及一种废水高级氧化处理方法，它是一种利用超声波强化Fenton试剂处理染料废水。外加超声后，由于产生的空化气泡在崩溃时伴有强烈的冲击波和微射流等现象，造成局部剧烈的湍动，从而强化均相和非均相体系的传质速率，使·OH自由基能及时与染料分子反应。从而大大提高了染料废水的COD去除率。
背景技术
单独Fenton试剂对染料废水的处理原理是Fe2+离子催化分解H2O2产生·OH自由基：
再由·OH自由基氧化有机物。由于·OH自由基有较强的氧化性，此法可以获得较高的COD去除率。但该方法在实际应用上，仍存在以下缺点：
1.反应条件要求高：较高的COD去除率要求过量的双氧水、亚铁离子，特别是较低的pH值。
2.污泥产量高：由于在反应的过程中必须有相对过量的亚铁离子，因此在反应结束会产生氢氧化铁(Fe(OH)3)污泥，除了必须对这些污泥进一步处理、处置外，并会造成二次污染。
3.操作成本高：在废水中投加过量双氧水、亚铁离子，使得操作成本高。后续污泥的处理费用高。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提供一种可对染料废水快速脱色的染料废水的高级氧化处理方法。由于超声的强化作用，它产生的空化气泡在崩溃时伴有强烈的冲击波和微射流等现象，造成局部剧烈的湍动，从而强化均相和非均相体系的传质速率，使·OH自由基能及时与染料分子反应。因此，在同等COD去除率的条件下，效率高，特别是消耗较少的双氧水、亚铁离子以及酸，从而可以减少污泥产量，降低操作成本。
本发明提供的技术方案是：一种染料废水的高级氧化处理方法，采用Fenton法对染料废水脱色，其特征在于H2O2和FeSO4投加染料废水后，对混合液体施以超声波振荡。
如上所述的染料废水的高级氧化处理方法，其特征在于超声频率为18-50kHz，超声功率为电功率125-250W，反应温度控制在15-40℃。
如上所述的染料废水的高级氧化处理方法，其特征在于超声频率为20kHz，超声功率为电功率150W，反应温度控制在30℃。
包括以下步骤：
1.取100mL的偶氮染料橙黄II溶液或活性黑K-BR溶液，用H2SO4或NaOH调节溶液的pH值；
2.然后投加一定量的H2O2和FeSO4，同时开启超声波发生器。反应器置于水浴中，将反应温度控制在15-40℃。
3.间隔一定时间段取样，并用NaOH溶液调节至pH＝8左右，静置后取上清液用微波法测定其COD值。
本发明利用超声波的空化气泡崩溃时有强烈的冲击波和微射流等现象，造成局部剧烈的湍动，从而强化均相和非均相体系的传质速率，使·OH自由基能及时与染料分子反应。同时，Fenton试剂反应中的Fe2+离子经反应后氧化为Fe3+离子，后者在水溶液中与H2O2反应生成一复杂中间体Fe-O2H2+，该中间体在超声辐射下分解为Fe2+离子和HO2 ·自由基：
这样Fe2+离子在超声辐射后再生，从而提高了Fenton链反应的效率，因此与单独Fenton相比，US/Fenton法去除COD的效率得到了显著的改善。而常见的Fenton法需要较高的Fe2+离子浓度与较低pH值才能获得同等效率，因此，本发明更符合社会、经济效益。
本方法适用于偶氮染料废水和非偶氮染料废水。
附图说明
附图为本发明废水处理实验装置的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式参见附图：超声/Fenton协同作用实验装置包括超声换能器1，密封塞2，温度计3，取样孔4，恒温水槽5。
本发明实施例的废水处理过程：用蒸馏水配制100mg/L的染料废水溶液。将配好的染料溶液放进如附图的反应装置，用H2SO4和NaOH进行pH值的调节，然后进行超声反应，超声频率为20kHz，超声功率为电功率150W，反应温度控制在30℃左右。反应结束后取样用微波法测定其COD值，计算出橙黄II的COD去除率。
以下通过实施例与比较例对本发明作进一步说明。
比较例：对于橙黄II染料废水使用10mg/L的二价铁离子、200mg/L的H2O2，并使染料废水初始pH值为3；对于活性黑K-BR染料废水使用50mg/L的二价铁离子、200mg/L的H2O2，发现随着时间推移，脱色速率减缓，这主要是由于铁粒子表面由于化学反应的进行而被腐蚀。
一、操作条件：
染料废水体积：100mL
pH值：3
搅拌方式：机械搅拌
橙黄II染料废水：初始浓度为100mg/L，Fe2+离子浓度为10mg/L，H2O2浓度为100mg/L
活性黑K-BR染料废水：初始浓度为400mg/L，Fe2+离子浓度为50mg/L，H2O2浓度为400mg/L
二、实验结果：
橙黄II的COD去除率：
反应时间(min)   PH值 橙黄II的COD去除率(％)
  0   3   0
  30   3   38
  60   3   47
  90   3   50
  120   3   49
活性黑K-BR的COD去除率：
反应时间(min)     PH值 活性黑K-BR的COD去除率(％)
  0   3   0
  10   3   28
  20   3   42
 30  3  51
 40  3  59
 50  3  66
实施例：在本实施例中，其它条件都与比较例相同的情况下，增加超声后，发现在同等时间条件下两种染料废水的COD去除率比无超声条件下高20％左右。足见本发明利用超声的强化作用，增加反应物的传质速率，以及化学再生作用，从而提升了染料废水的COD去除率。详细操作条件与处理结果如下所示：
一、操作条件：
染料废水体积：100mL
pH值：3
超声条件：20kHz，150W
橙黄II染料废水：初始浓度为100mg/L，Fe2+离子浓度为10mg/L，H2O2浓度为100mg/L
活性黑K-BR染料废水：初始浓度为400mg/L，Fe2+离子浓度为50mg/L，H2O2浓度为400mg/L
二、实验结果：
橙黄II的COD去除率：
 反应时间(min)  PH值 橙黄II的COD去除率(％)
 0  3  0
 30  3  52
 60  3  63
 90  3  69
 120  3  71
活性黑K-BR的COD去除率：
 反应时间(min)  PH值 活性黑K-BR的COD去除率(％)
 0  3  0
  10   3   23
  20   3   50
  30   3   70
  40   3   80
  50   3   88

Claims (3)

1、一种染料废水的高级氧化处理方法，采用Fenton法对染料废水脱色，其特征在于H2O2和FeSO4投加染料废水后，对混合液体施以超声波振荡。
2、如权利要求1所述的染料废水的高级氧化处理方法，其特征在于超声频率为18-50kHz，超声功率为电功率125-250W，反应温度控制在15-40℃。
3、如权利要求1所述的染料废水的高级氧化处理方法，其特征在于超声频率为20kHz，超声功率为电功率150W，反应温度控制在30℃。
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