过硫酸盐催化氧化降解染料废水试验研究

在初始[罗丹明B]=50mg/L，[FeSO4]=1mmol/L 的条件下，改变反应体系中K2S2O8的初始浓度，在同时间下，取样分析罗丹明B 的剩余含量，测得罗丹明B 的脱色效果随过硫酸钾加入量之间的关系如图1 所示。

由图1 可以看出，在3 个小时内，罗丹明B 的脱除率随反应时间增加而快速增加，2h 的反应时间内染料的脱除率达到总去除量的90%以上，在反应时间120min 后罗丹明B 的变化很少。在初始[K2S2O8]＜3mmol/L 时罗丹明B 的脱除率随着过硫酸钾投加量的增加而显著增加；当初始[K2S2O8]≥3mmol/L 时，增加过硫酸钾的投加量对罗丹明B 的脱除效率影响不大，而且反应2 小时后，罗丹明B 可以去除99%以上。因此，实际中采用投加量为[K2S2O8]=3mmol/L，反应时间为2h 比较合适。

2.2 催化剂Fe(Ⅱ)的投加量对脱色效果的影响

在初始[罗丹明B]=50mg/L，[K2S2O8]=3mmol/L 的条件下，改变Fe(Ⅱ)的初始浓度，反应时间为2h，罗丹明B 脱色效果如图2 所示。由图可以看出，随着Fe(Ⅱ)投加量的增加，罗丹明B 的脱色率先增大然后不断降低。这主要是因为，Fe(Ⅱ)的存在可以催化过硫酸钾形成自由基，参与罗丹明B 的氧化反应，但当Fe(Ⅱ)浓度超过一定量时，过量的Fe(Ⅱ)会消耗一部分过硫酸钾，使用于染料氧化分解的过硫酸钾量减少。从图2 中可以看出，Fe(Ⅱ)加入量以1.0mmol/L 左右比较合适。同时，加入Fe(Ⅱ)后，罗丹明B 的去除速率明显增大，在Fe(Ⅱ)加入量在1.0mmol/L 左右时，脱色速率约为不加Fe(Ⅱ)时的3-4 倍。

2.3 pH 值对脱色效果的影响

pH 值影响着反应体系中自由基的生成和脱色效率。因为，对于过硫酸根，在不同的pH 值条件下，生成的自由基不同，其氧化能力也不同；一般酸性条件下，过硫酸根反应产生更多的硫酸根自由基；在碱性条件下，硫酸根自由基则更易于向羟基自由基转化，从而产生了更多的羟基自由基。试验中，先将溶液调节成不同的pH 值后，加入过硫酸钾和Fe(Ⅱ)以观察不同的初始pH 值对罗丹明B 脱色效果的影响。在初始[罗丹明B]=50mg/L，[K2S2O8]=3mmol/L，[FeSO4]=1mmol/L 的条件下，改变初始pH 值后加入氧化剂，反应时间为2h，罗丹明B 脱色效果如图3 所示。从图中可以看出，罗丹明B 的分解脱色速率受pH 的变化的影响，pH 值较低和较高都不利于罗丹明B 的脱色效果，而在反应体系为中性左右脱色效果较好，尤以微偏酸（pH=5 左右）条件下最好，罗丹明B 脱色率达到90%以上。

3.结论

采用过硫酸钾可以有效氧化分解含罗丹明B 染料废水，达到很好的脱色效果。在[罗丹明B]=50mg/L 的初始情况下，最佳氧化脱色条件为：[K2S2O8]=3mmol/L，[FeSO4]=1mmol/L，pH 值为中性偏酸范围；在这个条件下，反应时间2h 后，罗丹明B 脱色率达到99%以上；同时加Fe(Ⅱ)可以催化K2S2O8反应过程，其反应速率较不加Fe(Ⅱ)时提高3-4 倍。

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