印染行业是工业废水的排放大户,据美国染料索 引(Color Index),商品染料已达数万种之多.全世界 每年随废水排放到环境中的染料约6万t_.印染废水 因水量大、色度高、碱性强、有机污染物含量高且成分 复杂、含少量有毒物质等特点,一直是国内外难处理的 工业废水之一.尤其是近年来,随着精细化工行业的 发展,染料的使用朝着抗光解、抗氧化和抗生物降解 的方向发展,导致印染废水对环境的污染也越来越严 重].湿式氧化技术(wet air oxidation,wAO)以其反 应速率快、处理范围广、无二次污染、占地面积小等优 势已成为颇具吸引力的污水处理技术之一。指出,在合适的条件下,湿式氧化反应可以氧化分 解几乎所有的有毒废弃物,分解率可达90 ~99 . 当处理液的化学需氧量(CODcr )值高于2O 000 mg/L 时,反应过程可以维持自身的能耗,无须添加其他的辅 助燃料 .但早在1968年,Bishop等 就已指出传统 湿式氧化技术的主要缺陷在于:1)要求高氧压和高 温;2)很难分解由有机物部分分解产生的NH。和低 分子质量羧酸.为了节约整体设备投资,促进湿式氧化 技术的推广,选择合适的氧化剂是研究人员探索的主 要方向之一.除空气和氧气外,所用的氧化剂还有O3、 次氯酸盐及双氧水.其中,双氧水因可有效地降低反应 压力而具有广阔的应用前景 。 .
湿式过氧化氢氧化法(wet peroxide oxidation WPO)即基于常温下的Fenton氧化原理,不添加任何催化剂,利用双氧水产生·OH自由基,从而激发氧化反应的进行.该法处理染料废水的主要优点包括:1)参加反应后的剩余物可以自行分解,不留残余;2) 与传统湿式氧化反应相比,反应温度较低,能耗小,节 约运行费用;3)其处理染料废水适应性强,能够迅速 氧化绝大部分有机物且氧化后的出水沉降性能良好,可生化性提高;4)脱色效果明显,且废水中的氯离子 不会影响有机物的去除效果。
从染色机的工作原理和结构特征来说,染色机应该是灵活多变、织物适应范围广的染色设备.同时还有 些其他的特殊用途:如用于前处理中织物的煮练和漂 白,涤纶或涤棉混纺的碱减量处理,彩虹染色及松式烘干和柔软处理等[1 .考虑到染色机染色过程和WPO 法处理印染废水的操作条件和工艺参数类似,本文以实验室研究成果[1 。 为基础,尝试以商用染色机作为反应器,用WPO法处理染色后的染液,考察了若干因素对色度和CODcr的影响,寻求适用于此类大型反应器的较优操作条件,以期实现“一机二用”的设想,达到直接在线处理染色废液的目的.
1 实验部分
1.1试剂与仪器
试剂:活性艳蓝(上海染料八厂),活性黑(上海染料八厂),活性黄(台湾永光化学公司),活性红(台湾永光化学公司),分散红(杭州吉华化工有限公司),分散黑(杭州吉华化工有限公司);双氧水,硫酸,氢氧化钠均为分析纯.
仪器:CTL一12型化学需氧量测定仪(承德华通环 保仪器有限公司);深圳立信染整机械CAS一8 15—4气垫 式筒子纱染色机(装置如图1所示),主要设计参数为: 最高工作温度140℃,最大工作压力6.47×10 Pa, 主缸体积1.08 m。,主缸表面积6.07 m。
1.2实验方法
在主缸内注入一定量水,并回流20 L左右至副缸 内,用于溶解染料.称取所需染料,倒入副缸中,搅拌5 min.再加入所需的硫酸(或氢氧化钠),一起注入加盖 的主缸中.室温下循环5 min后,取样,记为0#样.升 温到预定温度后,加入100 理论量的双氧水.反应开 始计时,定时取样,记为#样.取样前均需先排出管 路中的残留液,每次取样量低于500 m L.样品取出后 立即置人冰水浴中,令其迅速降温.分别检测所取样品 的色度和CODcr。值口 .
2结果与讨论
2.1染液初始pH值
活性艳蓝染液的初始pH值对色度的去除效果如 图2所示.从图可见,在PH为2.84 7.60(未调节) 时,色度去除率均随着pH值的上升而有所下降,说明 低pH可以阻止自由基的自身无效损耗产生.随着pH 升高,碱性溶液中的HCO3-。一将捕获双氧水裂解产生 的·OH自由基,使得氧化效率下降;此外双氧水在强 碱液(pH﹥9.0)中不稳定,容易分解成氧气和水,溶解 氧亦具有一定脱色能力,但其氧化速率比·OH的氧化速率低l】 .因此pH值升至1O.O8时,色度去除率比中性(pH接近7)的反应条件有所增加,但仍低于pH值为酸性时的结果.综上,染液初始pH值选择在3左右.
2.2 反应温度
受设备条件的限制,反应最高温度为130 C,温度 在13O℃时,缸内压力达到2.35×10 Pa.实验所选取 的4个温度下色度去除率如图3所示.由图3可见,色 度去除率随温度的升高而提高.这是因为wPO反应 中,双氧水在较高温度下可以产生·OH自由基,因此 提高温度可增加·OH的浓度,加快氧化速率l_l .反 应进行30 min后,其色度去除率的变化趋于平缓.在130。C时,反应6O min后的水样已基本澄清(色度去 除率可达99.98 ),温度对反应结果的影响相当大, 因此以下反应温度设定在130℃.
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