Fenton氧化法处理丽春红2R废水及其动力学研究

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偶氮染料丽春红2R作为一种重要的偶氮染料,应用于各种染色工业,由于丽春红染色效果好,使食品色泽鲜亮,能激起人们的食欲,被当做食品染料,也同时用作生物染色剂和银的检定等。同时,它还常用于PVDF膜、硝酸纤维素膜和醋酸纤维素膜上的蛋白的检测时的染色液。在染色过程中会产生大量的有机废水,它的生物转化品会产生具有致癌性的芳香性化合物,对水体生物有很大的毒性,对人体产生巨大危害。这种废水是一种难处理的有机高浓度废水,采用传统的生化法和物化法彳艮难对其进行有效处理。而Fenton试剂具有极强的氧化能力,是一种常用于某些难生物降解的或对生物有毒性的工业废水的处理。本文采用丽春红2R为研究对象,以Fenton试剂对其氧化,来研究氧化处理过程中的影响因素及其最佳的反应条件,且建立了氧化过程的反应动力学的模型,并对模型的参数进行求解,同时对反应的可能途径进行了推测。在Fenton过程中,有很多因素都会制约着其氧化过程的效果,且影响的效果各不一样,其中主要的影响因素有pH、模拟废水浓度、FeS04.7H20的投加量、H202投加量、反应时间和反应温度等。实验表明当最适条件为:丽春红2R的浓度为200mg/L,反应初始pH=3,FeS04.7H20的投加量为556.04mg/L,H202投加量为2200mg/L时,常温下反应30min,丽春红2R的去除率能达到96%左右,COD的去除率能够达到71.6%。在一定的温度和pH的条件,根据化学反应动力学原理,建立了 Fenton氧化降解丽春红2R的的动力学模型为R=dc/dt=KCa(A)Ch(B)Cd(D)(mg.L-1.min-1)。通过实验测定Fenton氧化反应过程中不同时刻的染料浓度,计算出动力学模型中的参数,从而得到 Fenton 氧化降解丽春红 2R 的动力学方程为R=dc/dt=0.00198C0.7234[C(FeSO4·7H2O)]0.5297[C(H2O2)]0.3574(mg.L-1.min-1)。经验算得出,方程的模拟数值和实验数值基本良好吻合。且由动力学方程可以看出Fenton氧化丽春红2R的化学反应速率受丽春红2R的浓度影响最大,受亚铁离子浓度的影响其次,受过氧化氢的浓度影响最小。根据实验扫描所得的紫外可见光谱图和LC-MS检测的分析果,推测出丽春红2R可能的降解历程是:丽春红2R氧化生成间二曱苯和邻二氮烯-2,6-二磺酸钠-萘酚,邻二氮烯-2,6-二磺酸钠-萘酚氧化生成1-硝基-2,3,6-三羟基萘,之后氧化生成邻萘二酚,然后变成1,2-二萘醌,进一步氧化开环生成邻笨二乙曱酸,最后经过一系列的有机矿化成CO2和H2O,而生成的间二甲苯间经过一系列自由基反应步骤,苯环上的两个甲基逐步被氧化生成间甲基苯甲醛、间甲基苯甲酸,间甲醛基苯甲酸,并最终转化为间苯二甲酸。
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