摘要：利用接觸輝光放電電解(CGDE)技術(shù)降解亞甲基藍(lán)和甲基紫染料廢水，探討了工作電壓、反應(yīng)液pH值、輝光放電時(shí)間和電解質(zhì)Na2SO4濃度對降解效果的影響。試驗(yàn)表明，利用該方法可以使水中陽離子染料完全降解。亞甲基藍(lán)和甲基紫的優(yōu)化降解條件均為：工作電壓700V、pH值9、輝光放電時(shí)間45min、Na2SO4 用量2g/L。

關(guān)鍵詞：染整；廢水處理；陽離子染料；降解

O 前言

染料廢水組分復(fù)雜、色度高，且物理和化學(xué)性質(zhì)各不相同[1]，很難利用常規(guī)的化學(xué)或生物降解方法進(jìn)行有效的處理，是重要的工業(yè)污染源之一。

接觸輝光放電電解(CGDE)技術(shù)是一種新型的產(chǎn)生液相等離子體的電化學(xué)方法。CGDE兼具等離子體化學(xué)和電化學(xué)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)[2’3]，其電解過程，不僅包括傳統(tǒng)的法拉第電解，而且還包括非法拉第電解，是一類特殊的電化學(xué)過程。在電解過程中，隨著工作電壓的逐漸升高，通常的法拉第電解將轉(zhuǎn)化為輝光放電電解(非法拉第電解)，并且產(chǎn)生大量高能活性粒子(等離子體)。因此，接觸輝光放電電解也可以理解為一種產(chǎn)生等離子體的反應(yīng)過程[4-5]。等離子體在溶液中與水分子反應(yīng)生成羥基自由基，而后者極易與有機(jī)分子發(fā)生氧化反應(yīng)，破壞有機(jī)分子結(jié)構(gòu)。基于該原理，利用接觸輝光放電電解技術(shù)分別處理亞甲基藍(lán)和甲基紫模擬陽離子印染廢水，并采用正交試驗(yàn)，研究輝光放電電解中各反應(yīng)因素對染料降解率的影響。

1 試驗(yàn)

1．1 試劑與儀器

試劑亞甲基藍(lán)MB、甲基紫MV(均為指示級)；硫酸鈉、氫氧化鈉、硫酸(均為分析純)MV；溶液采用二次蒸餾水配制。

儀器 uV-3400紫外可見分光光度計(jì)(日本島津)；722型可見光分光光度計(jì)(上海第三分析儀器廠)；PH一3C型pH計(jì)(上海日島)；DL一180超聲波清洗器(浙江海天電子儀器廠)。

反應(yīng)裝置反應(yīng)裝置包括一個(gè)高壓電源DH1722-6(北京大華儀器廠)、反應(yīng)器(自制，見圖1)和磁力攪拌器等。高壓電源可以提供穩(wěn)定的直流電壓，可調(diào)范圍為0～1000V，電流范圍為0～300 mA。陽極采用鉑絲(直徑D=0．5mil1)，封閉在石英玻璃管內(nèi)；陰極采用石墨棒(直徑D=10mm)。反應(yīng)器外加冷凝水循環(huán)裝置，以保持反應(yīng)體系溫度不變。通過磁力攪拌器使反應(yīng)液充分混合，同時(shí)調(diào)節(jié)攪拌器的轉(zhuǎn)速以及支持電解質(zhì)的濃度，控制反應(yīng)體系的電流變化范圍在0～300 mA。

1．2 試驗(yàn)方法

將亞甲基藍(lán)、甲基紫分別配制成200 mg／L水溶液，根據(jù)試驗(yàn)需要，移取合適的量。將陰陽極用超聲波中活化5 min，除去電極表面的有機(jī)污染物。輝光放電一定時(shí)間后，在亞甲基藍(lán)、甲基紫的最大吸收波長處測定吸光度值的變化，求得兩種染料的降解率(η)。

2 結(jié)果與討論

2．1 cGDE對亞甲基藍(lán)和甲基紫降解的有效性

試驗(yàn)表明，在中性條件下，亞甲基藍(lán)和甲基紫都能得到有效的降解(圖2)。這是由于接觸輝光放電過程中產(chǎn)生的高能粒子(高能電子、自由基等)與陽離子染料進(jìn)行有效碰撞，并破壞其分子結(jié)構(gòu)。從圖2看出，降解時(shí)間是影響接觸輝光放電降解效果的主要因素。

2．2 正交試驗(yàn)結(jié)果

正交試驗(yàn)結(jié)果如表2所示，Rj(j=A～D)為第j列的極差。

表2正交試驗(yàn)中，對亞甲基藍(lán)降解率的作用大小順序?yàn)镃>D>A>B，即輝光放電時(shí)間是影響亞甲基藍(lán)降解率的主要因素。相同條件下，對甲基紫降解率的作用大小順序?yàn)锽>D>A>C，即反應(yīng)液的初始pH值是影響降解的主要因素。

因此，降解亞甲基藍(lán)和甲基紫的優(yōu)化條件均為A3B1C3D3，即工作電壓700 V、pH值9、輝光放電時(shí)間45 min、Na2SO4用量為2 g／L。

試驗(yàn)結(jié)果表明，利用CGDE降解陽離子染料時(shí)，不考慮染料初始濃度以及催化劑的影響。在酸堿溶液中存在形態(tài)穩(wěn)定的染料，如亞甲基藍(lán)等，改變反應(yīng)液pH值對降解率無大影響。在堿性介質(zhì)中，其降解率有所增加。而在酸堿介質(zhì)中存在形態(tài)不穩(wěn)定的染料，如甲基紫等，提高反應(yīng)液初始pH值，可使染料分子迅速得到有效降解。

3  結(jié)論

接觸輝光放電電解(CGDE)技術(shù)作為一種新型的氧化降解方法，已初步應(yīng)用于有機(jī)污染物的處理中。試驗(yàn)結(jié)果表明，通過優(yōu)化選擇反應(yīng)條件，可使有機(jī)污染物降解完全。

參考文獻(xiàn)(略)
 
 
 

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