第1卷 第6期环境工程学报V o l .1,N o.62007年6月Ch i n ese Jour nal of Env iron m enta lEng ineeri n gJ un.2007微波无极紫外光氧化-内电解工艺处理染料废水研究孙 杰 赵 晖 曾庆福(中南民族大学环境工程与科学研究所,武汉430074) (武汉科技学院环境与城建学院,武汉430073)摘 要 在自制的微波激发无极紫外灯光氧化反应器和内电解反应器联用体系中,以次氯酸钠为氧化剂,对活性深兰M-2GE 染料模拟废水进行处理。
结果表明,投加次氯酸钠4mL /L 、微波紫外光反应时间30m i n 、内电解反应时间50m i n 时,活性深兰M-2GE 染料模拟废水的脱色率、COD 去除率可分别达到95%、70%的处理效果。
关键词 微波无极紫外灯 光氧化 内电解 模拟染料废水中图分类号 X505 文献标识码 A 文章编号 1673-9108(2007)06-0012-03Treati ng activated bl ue dye M-2GE byMW /UVtechnology and ti ny electro l ytic cellSun Jie(R esearch C en t er of Environm en t al Eng i neeri ng and Science ,South -Cen tralUn ivers i ty f or Nati onali ti es ,W uhan 430074)Zhao H ui Zeng Q ing f u(Schoo l ofE nvironm ent and U rban Con struction ,W uhan Insti tute of S ci en ce and Technol ogy ,W uhan 430073)Abst ract An advanced ox idati o n treat m en,t m icro w ave -pho toox i d ati o n and m icro -electro lysis pr ocess w ithN a C l O as ox idizi n g agen,t w as applied to treat acti v ated blue dye M-2GE .The resu lts sho w ed thatw hen the a -m ount o fN a C l O app li e d is 4mL /L ,the reaction ti m e i n m icro w ave u ltrav i o let apparatus is 30m i n ,the reacti o n ti m e in m icr o -e l e ctrolysis apparatus is 50m i n ,the disco loration effic i e ncy and the re m oval rate of COD are above 95%and 70%,respectively .K ey words m icro w ave u ltrav iolet la m p ;photo -oxygenation ;tiny e lectro l y tic ce l;l si m ulated dye w aste w ater 基金项目:国家高技术研究发展计划/8630项目(2002AA601300);湖北省教育厅重点项目(D200617004);中南民族大学基金(YZZ06021)收稿日期:2006-02-24;修订日期:2006-07-11作者简介:孙杰(1976~),男,博士,主要研究方向:废水物化处理技术。
E-m ai:l 76s un jie @s i na .co m染料废水成分复杂,色度高,排放量大,毒性大,可生化性差,一直是废水处理中的难题。
随化纤织物品种的不断增加和印染后整理技术的发展,一些新的助剂和PVA 浆料的使用加大了废水处理的难度[1]。
因此建立一种高效、清洁的处理方法显得尤为迫切。
活性深兰M-2GE 是一种广泛用于棉、麻、丝等织物染色和印花的典型的偶氮类活性染料。
本实验中采用活性深兰M-2GE 的模拟废水作为研究处理的对象,其处理的效果具有一定的代表性。
目前,光氧化降解由于其氧化彻底、无二次污染,是一种极具潜力的水污染处理技术。
内电解法是基于电化学氧化还原反应的原理,利用铁-碳填料在电解质溶液中腐蚀形成无数微小的原电池来处理废水的电化学技术。
该技术具有设备构造简单、操作方便、处理成本低、易与其他方法联合使用的特点。
该方法最早用于电镀废水和重金属离子废水的处理,近年来随着有机电化学理论的深入研究,证实了不少有机化合物的氧化还原、加成、分解反应都可以在电极上进行,使内电解技术又进一步应用于有机废水的处理。
另外,内电解法应用于有机废水的处理可以提高废水的可生化性,为难生化性废水的处理创造了有利的条件[2]。
微波辐射处理环境污染物是近几年来发展起来的又一个新兴的研究领域,目前主要集中在处理土壤、气体中的污染物,以及活性炭吸附再生等方面。
本研究将微波激发无极紫外灯技术与内电解法相结合,在流动状态下来处理染料废水,主要考察以次氯酸钠为氧化剂,经微波辐射/无极紫外光/铁炭床协同处理的效果。
第6期孙 杰等:微波无极紫外光氧化-内电解工艺处理染料废水研究1 实验部分1.1 实验材料(1)活性深兰M-2GE 染料由天津化工产品采购供应站。
用活性深兰M-2GE 染料配制一定浓度的模拟染料废水,该模拟染料废水的p H 值为6.3,在本实验中不对模拟废水进行pH 值的调节。
(2)经前处理的颗粒活性炭及铁屑:铁屑预处理,用工业碱清洗粘附在其表面的油污,然后用清水冲洗干净,烘干密封以备用。
用之前用稀盐酸洗去其表面氧化物,用自来水充分冲洗干净。
活性炭预处理,用自来水冲洗(盖以隔网,小粒径活性炭可洗去,同时防止大粒径活性炭洗去。
烘干,密封备用)。
(3)其他实验试剂均为分析纯。
1.2 实验装置微波无极紫外灯光反应装置如图1所示,该装置是通过对市售功率为800W 、频率为2500MH z 的家用微波炉改装而成。
内置无极紫外灯的峰值波长为300n m 。
将内置无极紫外灯及待处理染液的反应器置于微波炉内,用硅胶管通过微波炉壁上钻孔使反应器与铁/炭床内电解反应发生器连接。
同时,再用3根硅胶管通过微波炉壁上钻孔分别连接起进水、出水和进气装置。
反应发生时染液通过循环泵循环冷却反应体系的温度为35e。
图1 微波无极紫外光反应装置F i g .1 A m icrow are assisted photochem istryexperi m ental equ i p m ent图2为自制铁/炭床内电解反应发生器。
反应器为圆筒形塑料管,下开一孔做装配曝气头用,曝气时用砂芯曝气头连接气泵进行曝气,反应发生器下部高5c m 处有一带孔隔板,下部放置曝气头,上部放置铁炭床,以利于曝气均匀。
将铁屑与活性炭用石棉布包裹好按一定体积比装入反应器中组成内电解装置。
1.3 实验方法以铁碳床内电解、以微波激发无极紫外灯光氧化降解染料废水为理论根据,通过实验,分别研究活图2 铁/炭床内电解反应发生器F i g .2 A m icro -electro l ys i s appa ratus experi m ental equ i p m en t性深兰M-2GE 染料废水在微波无极紫外光照射下的停留时间、在铁炭床反应器中的停留时间、氧化剂的用量对染料废水脱色率、C OD 去除率的影响。
2 结果与分析2.1 微波反应发生装置中氧化剂用量对处理效果的影响将氧化剂加入染液后进入微波反应发生装置中,间隔一定的时间取样。
由图3的脱色率与反应时间关系图可知,染液的脱色率(A %)并非随着氧化剂用量的增加而升高。
氧化剂投加量为4m L /L 、反应时间30m i n 时,染液的脱色率为86%,比2mL /L 和6mL /L 的效果要好;氧化剂投加量为2mL /L 时,达到86%的脱色效果约需60m i n 。
故而认为氧化剂用量为4mL /L 为适宜。
由图3的COD 去除率与反应时间关系图可知,4mL /L 和6mL /L 的氧化剂投加量对COD 的去除效果相近,且均比2mL /L 时的效果好。
投加量为4mL /L 时,染液在60m i n (38%)和90m in(42%)的COD 去除率并没有比30m i n (38%)时有明显增加。
由此可知,可选择反应时间为30m i n 作为染液在微波无极灯反应发生装置中的停留时间,同时,氧化剂的投加量可以定为4mL /L 。
2.2 染液在铁炭床反应器中的停留时间对处理效果的影响将活性深兰M-2GE 溶液1L (400m g /L)在铁炭床反应器中处理90m i n ,每隔20m i n 取样。
由图4可知,经内电解法处理染料废水后,COD 去除率由10m in 时的41%提高为50m i n 的57%,增加了20%,随着处理时间的延长,COD 的去除效13环境工程学报第1卷图3氧化剂用量及反应时间对脱色率及COD去除率的影响F i g.3E ffects of the amoun t of N aC l O appli ed andreacti on ti m e on d i sco lorati on effic i encyand re m ova l ra te o f COD果没有明显的提高;而色度去除率由10m i n时的36%提高到50m i n时的75%,增加了约40%。
内电解过程中,在50m i n的时间范围内,水力停留时间对降解效果有较大的影响。
废水在柱内停留时间越长,与铁炭接触时间就越长,降解效果越好。
但超过一定的停留时间,降解效果曲线趋于平缓,对废水去除率的影响不大。
2.3微波紫外光氧化-内电解法对染料废水的处理染料废水进入铁炭床反应器处理50m in,加入4mL/L氧化剂混合均匀后进入MW/UV反应器处理30m in,然后再进入铁炭床反应器。
每隔20m in 取样,测其脱色率及COD去除率。
由图4可知,染料废水经微波紫外光氧化-内电解法处理后,其COD 去除率和色度去除率均比单独使用微波紫外光氧化或内电解法处理染料废水的处理效果要好。
处理50m in时,COD去除率可达到70%,色度去除率可达到95%以上。
3结论本实验研究了微波激发无极紫外光化学氧化工艺及内电解工艺对活性深兰M-2GE染料废水降解的技术,主要结论归纳如下:图4不同处理方法对处理效果的影响F i g.4E ff ec ts o f d iffe rent techn i ques on disco l o ra tioneffic i ency and remova l rate of COD(1)实验确定了用微波紫外光化学氧化法与内电解法联用工艺处理活性深兰M-2GE染料废水的优化工艺条件为:氧化剂次氯酸钠用量为4mL/L,在微波紫外光反应器中反应时间为30m in,铁炭床微电解反应总时间为50m i n为宜。
