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随着社会经济的快速发展,印染工业也得到了高度发展,其排放的印染废水已成为水环境的污染源之一,且排放量也逐渐增大。加强对印染废水的治理,能缓解我国水资源的匮乏,对环境和生态平衡起到了重要的维护作用。印染废水的处理方法有很多,如吸附法、混凝法等。最近,基于生成强氧化性羟自由基(OH.)的高级氧化技术(AOPs),表现出了良好的应用前景。OH.是氧化性仅次于氟的强氧化剂,能够快速且无选择性地与很多有机物发生反应,使其氧化降解为CO2、H2O和无机离子。因此,选用高级氧化技术来处理模拟染料废水,并探讨了其动力学特征。
(1)采用Fenton法氧化降解亚甲基蓝(MB),探讨了Fenton法氧化降解亚甲基蓝的反应动力学特征。由UV-Vis图谱可知,Fenton法可以有效氧化降解染料MB。H2O2初始浓度、Fe2+初始浓度、反应温度对Fenton法降解MB都有影响,且去除率随之增大而增加。在一定实验条件下,Fenton法氧化降解MB的反应是一级反应,并建立了动力学模型:-(?)=0.1842exp(-(?))[H2O2](?)[Fe2+](?)。反应活化能为3.532KJ.mol-1,表明温度对此反应的影响较小,且反应可在室温下进行。对比MB和降解后沉淀物的红外图谱的对比,可以得出,Fenton试剂产生的OH破坏了MB的苯环结构。
(2)采用Uv/H2O2/草酸铁络合物法处理OG染料废水。实验结果表明,降解浓度为5.0×10-5mol/L金橙G染料模拟废水的最佳条件为:光照12min,H2O2、FeSO4和H2C2O4浓度分别为8.0×10-2mol/L,4.2×10-4mol/L和6.0×10-5mol/L。在最佳实验条件下,OG去除率可以达到95.1%,且UV/H2O2/草酸铁络合物法降解OG的效果高于Fenton法和H2O2/草酸铁络合物法。通过不同光照时间的OG溶液紫外-可见图谱表明,UV/H2O2/草酸铁络合物法可以有效地降解染料OG,且OH破坏了OG的-N=N-和苯环结构。
(3)用二氧化钛(TiO2)光催化氧化法降解染料亚甲基蓝,并讨论了其动力学规律。实验结果表明,该反应符合Langmuir-Hinshelwood(L-H)动力学模型,且光催化氧化过程为一级反应,反应速率常数(k)与亚甲基蓝初始浓度(Co)的关系是k∝Co-1.181。对比反应前后的紫外-可见图谱和红外图谱可以得出,OH.破坏了亚甲基蓝的苯环结构。
(4)用TiO2光催化氧化法降解染料固绿FCF,并讨论了其动力学规律。实验结果表明,FGFCF初始浓度、TiO2加入量、反应温度对FGFCF的降解速率都有影响。FGFCF的去除率随TiO2加入量、反应温度的增加而增加,但FGFCF的去除率随FGFCF初始浓度增加而减少。在一定实验条件下,TiO2光催化氧化FGFCF的反应为一级反应,并建立了动力学模型:-(?)=21.24exp(-(?))[TiO2]0.1197[FGFCF](?)。TiO2光催化降解FGFCF的反应活化能为10.91KJ·mol-1,因此温度对FGFCF的降解速率影响较大,但TiO2光催化降解FGFCF的反应能够在室温下反应,可用于实际废水的处理。