印染行業是工業廢水的排放大戶,據美國染料索 引(Color Index),商品染料已達數萬種之多.全世界 每年隨廢水排放到環境中的染料約6萬t_.印染廢水 因水量大、色度高、堿性強、有機污染物含量高且成分 復雜、含少量有毒物質等特點,一直是國內外難處理的 工業廢水之一.尤其是近年來,隨著精細化工行業的 發展,染料的使用朝著抗光解、抗氧化和抗生物降解 的方向發展,導致印染廢水對環境的污染也越來越嚴 重].濕式氧化技術(wet air oxidation,wAO)以其反 應速率快、處理范圍廣、無二次污染、占地面積小等優 勢已成為頗具吸引力的污水處理技術之一。指出,在合適的條件下,濕式氧化反應可以氧化分 解幾乎所有的有毒廢棄物,分解率可達90 ~99 . 當處理液的化學需氧量(CODcr )值高于2O 000 mg/L 時,反應過程可以維持自身的能耗,無須添加其他的輔 助燃料 .但早在1968年,Bishop等 就已指出傳統 濕式氧化技術的主要缺陷在于:1)要求高氧壓和高 溫;2)很難分解由有機物部分分解產生的NH。和低 分子質量羧酸.為了節約整體設備投資,促進濕式氧化 技術的推廣,選擇合適的氧化劑是研究人員探索的主 要方向之一.除空氣和氧氣外,所用的氧化劑還有O3、 次氯酸鹽及雙氧水.其中,雙氧水因可有效地降低反應 壓力而具有廣闊的應用前景 。 .
濕式過氧化氫氧化法(wet peroxide oxidation WPO)即基于常溫下的Fenton氧化原理,不添加任何催化劑,利用雙氧水產生·OH自由基,從而激發氧化反應的進行.該法處理染料廢水的主要優點包括:1)參加反應后的剩余物可以自行分解,不留殘余;2) 與傳統濕式氧化反應相比,反應溫度較低,能耗小,節 約運行費用;3)其處理染料廢水適應性強,能夠迅速 氧化絕大部分有機物且氧化后的出水沉降性能良好,可生化性提高;4)脫色效果明顯,且廢水中的氯離子 不會影響有機物的去除效果。
從染色機的工作原理和結構特征來說,染色機應該是靈活多變、織物適應范圍廣的染色設備.同時還有 些其他的特殊用途:如用于前處理中織物的煮練和漂 白,滌綸或滌棉混紡的堿減量處理,彩虹染色及松式烘干和柔軟處理等[1 .考慮到染色機染色過程和WPO 法處理印染廢水的操作條件和工藝參數類似,本文以實驗室研究成果[1 。 為基礎,嘗試以商用染色機作為反應器,用WPO法處理染色后的染液,考察了若干因素對色度和CODcr的影響,尋求適用于此類大型反應器的較優操作條件,以期實現“一機二用”的設想,達到直接在線處理染色廢液的目的.
1 實驗部分
1.1試劑與儀器
試劑:活性艷藍(上海染料八廠),活性黑(上海染料八廠),活性黃(臺灣永光化學公司),活性紅(臺灣永光化學公司),分散紅(杭州吉華化工有限公司),分散黑(杭州吉華化工有限公司);雙氧水,硫酸,氫氧化鈉均為分析純.
儀器:CTL一12型化學需氧量測定儀(承德華通環 保儀器有限公司);深圳立信染整機械CAS一8 15—4氣墊 式筒子紗染色機(裝置如圖1所示),主要設計參數為: 最高工作溫度140℃,最大工作壓力6.47×10 Pa, 主缸體積1.08 m。,主缸表面積6.07 m。
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1.2實驗方法
在主缸內注入一定量水,并回流20 L左右至副缸 內,用于溶解染料.稱取所需染料,倒入副缸中,攪拌5 min.再加入所需的硫酸(或氫氧化鈉),一起注入加蓋 的主缸中.室溫下循環5 min后,取樣,記為0#樣.升 溫到預定溫度后,加入100 理論量的雙氧水.反應開 始計時,定時取樣,記為#樣.取樣前均需先排出管 路中的殘留液,每次取樣量低于500 m L.樣品取出后 立即置人冰水浴中,令其迅速降溫.分別檢測所取樣品 的色度和CODcr。值口 .
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2結果與討論
2.1染液初始pH值
活性艷藍染液的初始pH值對色度的去除效果如 圖2所示.從圖可見,在PH為2.84 7.60(未調節) 時,色度去除率均隨著pH值的上升而有所下降,說明 低pH可以阻止自由基的自身無效損耗產生.隨著pH 升高,堿性溶液中的HCO3-。一將捕獲雙氧水裂解產生 的·OH自由基,使得氧化效率下降;此外雙氧水在強 堿液(pH﹥9.0)中不穩定,容易分解成氧氣和水,溶解 氧亦具有一定脫色能力,但其氧化速率比·OH的氧化速率低l】 .因此pH值升至1O.O8時,色度去除率比中性(pH接近7)的反應條件有所增加,但仍低于pH值為酸性時的結果.綜上,染液初始pH值選擇在3左右.
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2.2 反應溫度
受設備條件的限制,反應最高溫度為130 C,溫度 在13O℃時,缸內壓力達到2.35×10 Pa.實驗所選取 的4個溫度下色度去除率如圖3所示.由圖3可見,色 度去除率隨溫度的升高而提高.這是因為wPO反應 中,雙氧水在較高溫度下可以產生·OH自由基,因此 提高溫度可增加·OH的濃度,加快氧化速率l_l .反 應進行30 min后,其色度去除率的變化趨于平緩.在130。C時,反應6O min后的水樣已基本澄清(色度去 除率可達99.98 ),溫度對反應結果的影響相當大, 因此以下反應溫度設定在130℃.
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