浅析染料废水高级氧化技术处理工艺
近年来，随着社会经济和工业的迅猛发展，来自印染、食品、造纸、塑料和皮革等行业的染料废水成为威胁生态环境的主要问题之一。由于这些染料废水产量高，成分复杂，每年约有100 000种不同的合成染料被广泛使用和700 000 t染料被生产;而且这一类染料废水生物毒性大，传统的处理方式难以治理。因此，寻求高效、经济的染料废水降解或转化途径已引起社会各界的广泛关注。
虽然生物法和一般的物理化学法被用于处理染料废水，但是由于其自身的局限性和染料废水的生物毒性强，溶解度高、稳定性强等特点而受到限制，如混凝沉淀、吸附、臭氧氧化、Fenton和其他高级氧化技术。在高级氧化技术中，Fenton法由于其操作简单氧化能力强且无选择性而受到广大环保工作者的广泛关注和研究。可是，传统的Fenton法由于它对废水pH要求高，运用后会产生大量的含铁污泥需要进一步处理，作为氧化剂的H2O2易自分解等缺点而限制了它的广泛使用。
为了克服这些局限性，过硫酸盐(persulfate , PS )，具有室温条件下较稳定、水溶性好、氧化性强等优点，基于硫酸根自由基(SO·4-)的高级氧化技术成为人们关注的新型水处理工艺，并展现出了较广阔的应用前景。过硫酸盐可以被紫外光、热和过渡金属等激活产生SO·4-。在这些激活方式中，以过渡金属为催化剂的非均相催化氧化技术应用更加普遍，因为该技术能耗少、费用低，环境友好，且易于固液分离。但是，金属氧化物存在催化剂和氧化剂利用率低等问题。为了进一步提高其利用率，人们以活性炭、海泡石、石墨烯、沸石和树脂等多孔材料上作载体负载过渡金属，但是以废弃树脂作为载体，用于催化过硫酸盐降解染料废水的文献却鲜有报道。
化剂在高效降解染料废水的同时，还能实现“以废治废”的目标。以典型的偶氮染料甲基橙(methyl orange , MO)为目标污染物，利用本研究制备的载铁树脂(Fe/R)为催化剂，考察了不同pH、氧化剂浓度、染料初始浓度和催化剂投加量等条件对催化体系降解甲基橙的影响;测试了负载型树脂的重复性能和连续使用效果;初步探讨了该反应体系的催化氧化机理。
为了解Fe/R催化剂在催化过硫酸盐降解染料废水中的催化性能，在pH值为7，甲基橙初始浓度为50 mg / L条件下，分别考察了单独过硫酸盐、树脂、R/PS , Fe/R和Fe/R/PS体系中甲基橙的脱色情况。其中，单独过硫酸盐,R/PS和Fe/R/PS体系中过硫酸盐投加量为12 mmol / L;单独树脂和R/PS体系中树脂投加量为1 g / L;Fe/R和Fe/R/PS体系中Fe/R投加量为1 g / L，其结果如所示。
由可知，单独过硫酸盐可以氧化甲基橙使其在120 min脱色率达到20%左右，而采用预处理后的树脂和Fe/R单独处理甲基橙废水时，甲基橙基本没有脱色。因为甲基橙为阴离子偶氮染料，预处理后的树脂和Fe/R表面基团为阴离子，基于同性相斥异性相吸的原理，它们对甲基橙均没有吸附作用。预处理后的树脂基本无法分解过硫酸盐，而使得在R/PS体系中甲基橙的脱色率和单独过硫酸盐时基本相同，但树脂负载Fe3+以后的Fe/R其分解过硫酸盐的能力大大提高，使得甲基橙在120 min内的脱色率达到88%。而SEM-EDS被用于进一步了解Fe/R的表面形态及其表面铁的大致含量，其结果如所示。由可知，Fe/R为粒径约为0. 6mm，表面粗糙。通过EDS分析表面的各元索所占比例，其结果如表1所示。由表1可知，在树脂负载铁之前，该树脂的主要成分为碳、硫和氧;当树脂负载铁之后，铁元素所占重量比约为8. 11%和原子数量比约为2. 29 % 。由此可知，该催化剂的活性元索的比例虽然很少，但是展现出较强的催化活性。
同时，为了解Fe/R催化过硫酸盐降解甲基橙过程中均相反应的贡献，检测了该反应过程中溶解性铁的含量，其值最大为0. 21 mg / L，远低于我国集中式生活饮用水地表水标准值3mg / L，不会因铁含量过高而造成污染。在甲基橙初始浓度为50 mg / L,pH为7，过硫酸盐浓度为12 mmol / L以及Fe3+浓度为0. 21 mg / L的条件下考察了甲基橙的降解情况，结果如所示。均相反应中，甲基橙的脱色率为27 %，略高于单独过硫酸盐体系，说明在Fe/R/PS体系中，非均相催化氧化占主导地位。以上的知识就先介绍到这里了，以后我们会定期为大家分享关于的相关知识，同时也希望需要该产品的朋友可以随时关注我们的网站，我们会为您提供更详细的问题解答。