染料废水的二氧化氯消毒处理研究

来源:/ 编辑:余氯检测仪 时间:2019-09-02

  【摘 要】二氧化氯能有效地除去环境中的多种无机、有机、有毒物质,杀灭各种病菌、病毒,已广泛地应用于中水处理、污水治理与饮用水消毒处理以及空气净化等环保领域,被誉为“环境净化剂”。在环境严重污染、生态日益恶化的今天,ClO2对于治理环境、改善生态、保持国民经济的持续发展、不断提高人民健康状况都将起到越来越重要作用。

  【关键词】二氧化氯 催化氧化 消毒剂

  一、二氧化氯的性质

  二氧化氯为黄绿色气体,在水中的溶解度为2.9克/升,在水中能被光分解,与氨不起反应。二氧化氯对人体有刺激,当大气中二氧化氯含量为14mg/L时,就可使人觉察;45mg/L时,明显地刺激呼吸道。另外,当二氧化氯在空气中的体积浓度超过10%时会有爆炸性,但在水溶液中则无危险性,因此在使用二氧化氯时要非常小心。二氧化氯的挥发性较大,稍一曝气即从溶液中逸出;温度升高、曝光或与有机质相接触,也会发生爆炸。因此,在实际应用中,二氧化氯须避光保存,一般情况下,得现场制备、现场使用。

  二、实验部分

  (一)实验药品

  亚氯酸钠、硝酸铜、硝酸镍、硝酸锌、硝酸锰、硝酸钾(AR);氢氧化钠与浓盐酸(AR);粒状活性炭(北京光华活性炭厂),γ-Al2O3(AR)。

  本实验采用配制的染料模拟废水,活性艳蓝(模拟废水Ⅰ),其CODCr为598 mg/L;阳离子艳红X-5GN(模拟废水Ⅱ),其CODCr为645 mg/L;分散兰2BLN(模拟废水Ⅲ),其CODCr为682 mg/L。

  (二)实验步骤

  (1) 二氧化氯化学氧化实验:不加催化剂,直接用二氧化氯氧化处理染料模拟废水,重点考察反应时间、溶液的pH及氧化剂用量对氧化处理效果的影响。

  (2)催化剂的筛选实验:将自制的九种催化剂与二氧化氯组成催化氧化体系,对染料模拟废水进行催化氧化处理实验,筛选最佳的催化剂。

  (3) 催化氧化实验:重点考察催化剂投加剂量、氧化剂投加量、溶液的pH、反应时间对模拟废水的催化氧化处理,确定最佳工艺条件。

  三、结果与讨论

  (一)二氧化氯化学氧化实验结果与讨论

  取三种模拟废水,投加不同剂量的二氧化氯溶液,调节反应的pH,在室温下振荡反应一段时间,测定反应后溶液的CODCr值,计算CODCr去除率。确定了最佳的工业条件为:二氧化氯投量2.0%(1.0%的水溶液)、反应时间60 min、反应的pH为3~5。在此工艺条件下重复实验5次,结果见表1。

  从表1数据说明,二氧化氯氧化模拟染料废水处理效果稳定,但CODCr去除率较低,且对三种不同的染料废水没有明显差异。

  (二)催化氧化实验的实验结果与讨论

  1.催化剂优选实验

  分别取模拟废水Ⅰ和Ⅱ各100 mL,投加二氧化氯溶液2 mL(1.0%的水溶液)和自制催化剂(浸渍染料废水)4.0 g,调节水样的pH=3~5,室温下振荡反应60 min。测定反应后的CODCr值,计算CODCr去除率。

  加入催化剂对模拟废水进行催化氧化的效果良好,CODCr去除率明显升高,除1#Mn/AC和7#AC外,对模拟废水Ⅰ和模拟废水Ⅱ的CODCr去除率均在70%以上,特别是2#(Ni/AC)催化剂对两种模拟废水的CODCr去除率率最好,分别达83.6%和88.5%。因此,确定2#(Ni/AC)催化剂为最佳催化剂。

  2.催化剂最佳投加量分析

  分别投加不同量的2#(Ni/AC)催化剂,结果得知催化剂投加在0.03~0.06 g/mL时,效果最好。本文选择0.04 g/mL作为最佳投加量。

  3.反应pH对处理效果的影响

  分别取三种模拟废水100 mL,加入4.0 g 2#(Ni/AC)催化剂,投加2 mL二氧化氯溶液,调节水样的pH后,常温下振荡反应60 min,测定反应后模拟废水的CODCr值,计算相应的去除率。

  4.氧化剂用量对处理效果的影响

  分别取三种模拟废水100 mL,加入4.0 g 2#(Ni/AC)催化剂,调节模拟水样的pH=4左右,投加不同量的氧化剂,常温下振荡反应60 min。

  在氧化剂二氧化氯用量小于20 mg(100 mL模拟废水)时,三种模拟废水的CODCr去除率随氧化剂用量增加而快速上升;大于20 mg后,CODCr的去除率变化不大。由此确定氧化剂的最佳投加量为20 mg(100 mL模拟废水)。

  四、结论

  (1)ClO2催化氧化对三种模拟废水均有较强的CODCr去除能力,在氧化剂投加量相同条件下,对比化学氧化,CODCr去除率由平均24.3%提高到88.6%,催化氧化效果明显。

  (2)通过对自制催化剂的优选实验,确定了ClO2催化氧化法处理模拟废水最佳催化剂为2# Ni/AC,在此催化剂作用下,ClO2对三种染料模拟废水均有较好的氧化效果,CODCr平均去除率为88.6%。

  (3)通过催化氧化实验确定了ClO2催化氧化处理三种染料模拟废水的最佳工艺条件为:氧化剂用量为0.2 mg/mL,pH=3~7,催化剂4.0 g,反应时间45 min。催化剂可以重复使用5~6次以上。

  【参考文献】

  [1]何强,龙腾锐. 印染废水治理技术评价. 给水排水,1995 (5).

  [2]游贤德. 过氧化氢法生产二氧化氯. 黎明化工, 1997 (4).

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