染料廢水的二氧化氯消毒處理研究

來源:http://www.amormio929fm.com/ 作者:餘氯檢測儀 時間:2019-09-02

  【摘 要】二氧化氯能有效地除去環境中的多種無機、有機、有毒物質,殺滅各種病菌、病毒,已廣泛地應用於中水處理、汙水治理與飲用水消毒處理以及空氣淨化等環保領域,被譽為“環境淨化劑”。在環境嚴重汙染、生態日益惡化的今天,ClO2對於治理環境、改善生態、保持國民經濟的持續發展、不斷提高人民健康狀況都將起到越來越重要作用。

  【關鍵詞】二氧化氯 催化氧化 消毒劑

  一、二氧化氯的性質

  二氧化氯為黃綠色氣體,在水中的溶解度為2.9克/升,在水中能被光分解,與氨不起反應。二氧化氯對人體有刺激,當大氣中二氧化氯含量為14mg/L時,就可使人覺察;45mg/L時,明顯地刺激呼吸道。另外,當二氧化氯在空氣中的體積濃度超過10%時會有爆炸性,但在水溶液中則無危險性,因此在使用二氧化氯時要非常小心。二氧化氯的揮發性較大,稍一曝氣即從溶液中逸出;溫度升高、曝光或與有機質相接觸,也會發生爆炸。因此,在實際應用中,二氧化氯須避光保存,一般情況下,得現場製備、現場使用。

  二、實驗部分

  (一)實驗藥品

  亞氯酸鈉、硝酸銅、硝酸鎳、硝酸鋅、硝酸錳、硝酸鉀(AR);氫氧化鈉與濃鹽酸(AR);粒狀活性炭(北京光華活性炭廠),γ-Al2O3(AR)。

  本實驗采用配製的染料模擬廢水,活性豔藍(模擬廢水Ⅰ),其CODCr為598 mg/L;陽離子豔紅X-5GN(模擬廢水Ⅱ),其CODCr為645 mg/L;分散蘭2BLN(模擬廢水Ⅲ),其CODCr為682 mg/L。

  (二)實驗步驟

  (1) 二氧化氯化學氧化實驗:不加催化劑,直接用二氧化氯氧化處理染料模擬廢水,重點考察反應時間、溶液的pH及氧化劑用量對氧化處理效果的影響。

  (2)催化劑的篩選實驗:將自製的九種催化劑與二氧化氯組成催化氧化體係,對染料模擬廢水進行催化氧化處理實驗,篩選最佳的催化劑。

  (3) 催化氧化實驗:重點考察催化劑投加劑量、氧化劑投加量、溶液的pH、反應時間對模擬廢水的催化氧化處理,確定最佳工藝條件。

  三、結果與討論

  (一)二氧化氯化學氧化實驗結果與討論

  取三種模擬廢水,投加不同劑量的二氧化氯溶液,調節反應的pH,在室溫下振蕩反應一段時間,測定反應後溶液的CODCr值,計算CODCr去除率。確定了最佳的工業條件為:二氧化氯投量2.0%(1.0%的水溶液)、反應時間60 min、反應的pH為3~5。在此工藝條件下重複實驗5次,結果見表1。

  從表1數據說明,二氧化氯氧化模擬染料廢水處理效果穩定,但CODCr去除率較低,且對三種不同的染料廢水沒有明顯差異。

  (二)催化氧化實驗的實驗結果與討論

  1.催化劑優選實驗

  分別取模擬廢水Ⅰ和Ⅱ各100 mL,投加二氧化氯溶液2 mL(1.0%的水溶液)和自製催化劑(浸漬染料廢水)4.0 g,調節水樣的pH=3~5,室溫下振蕩反應60 min。測定反應後的CODCr值,計算CODCr去除率。

  加入催化劑對模擬廢水進行催化氧化的效果良好,CODCr去除率明顯升高,除1#Mn/AC和7#AC外,對模擬廢水Ⅰ和模擬廢水Ⅱ的CODCr去除率均在70%以上,特別是2#(Ni/AC)催化劑對兩種模擬廢水的CODCr去除率率最好,分別達83.6%和88.5%。因此,確定2#(Ni/AC)催化劑為最佳催化劑。

  2.催化劑最佳投加量分析

  分別投加不同量的2#(Ni/AC)催化劑,結果得知催化劑投加在0.03~0.06 g/mL時,效果最好。本文選擇0.04 g/mL作為最佳投加量。

  3.反應pH對處理效果的影響

  分別取三種模擬廢水100 mL,加入4.0 g 2#(Ni/AC)催化劑,投加2 mL二氧化氯溶液,調節水樣的pH後,常溫下振蕩反應60 min,測定反應後模擬廢水的CODCr值,計算相應的去除率。

  4.氧化劑用量對處理效果的影響

  分別取三種模擬廢水100 mL,加入4.0 g 2#(Ni/AC)催化劑,調節模擬水樣的pH=4左右,投加不同量的氧化劑,常溫下振蕩反應60 min。

  在氧化劑二氧化氯用量小於20 mg(100 mL模擬廢水)時,三種模擬廢水的CODCr去除率隨氧化劑用量增加而快速上升;大於20 mg後,CODCr的去除率變化不大。由此確定氧化劑的最佳投加量為20 mg(100 mL模擬廢水)。

  四、結論

  (1)ClO2催化氧化對三種模擬廢水均有較強的CODCr去除能力,在氧化劑投加量相同條件下,對比化學氧化,CODCr去除率由平均24.3%提高到88.6%,催化氧化效果明顯。

  (2)通過對自製催化劑的優選實驗,確定了ClO2催化氧化法處理模擬廢水最佳催化劑為2# Ni/AC,在此催化劑作用下,ClO2對三種染料模擬廢水均有較好的氧化效果,CODCr平均去除率為88.6%。

  (3)通過催化氧化實驗確定了ClO2催化氧化處理三種染料模擬廢水的最佳工藝條件為:氧化劑用量為0.2 mg/mL,pH=3~7,催化劑4.0 g,反應時間45 min。催化劑可以重複使用5~6次以上。

  【參考文獻】

  [1]何強,龍騰銳. 印染廢水治理技術評價. 給水排水,1995 (5).

  [2]遊賢德. 過氧化氫法生產二氧化氯. 黎明化工, 1997 (4).

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