摘要：采用鋁炭微電解法處理剛果紅廢水,通過批式實驗和正交試驗考察了主要因素對剛果紅脫色及COD去除效果的影響,并采用紫外掃描、離子色譜及LC-MS分析了脫色產(chǎn)物.結果表明,在鋁粉投加量為8~24g·L-1范圍內(nèi),剛果紅脫色率及COD去除率均隨鋁粉投加量的增加而提高,合適的鋁粉投加量為16~24g·L-1;剛果紅脫色率和COD去除率隨著鋁炭質量比的減小呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢,適宜的鋁炭質量比為1:3~1:1;初始pH對處理效果影響最大,在pH為10~12.5時,剛果紅脫色率及COD去除率隨著pH升高而急劇增加;在溶解氧為1.25~7.59mg·L-1的范圍內(nèi),剛果紅脫色率及COD去除率隨著溶解氧的升高而降低.最佳條件(鋁粉投加量24g·L-1、鋁炭質量比1:2、pH=12、反應時間90min)下,剛果紅脫色率及COD去除率分別為90.4%和78.6%.剛果紅脫色歷程為:剛果紅分子中的N＝N雙鍵在新生態(tài)[H]的攻擊下斷裂,生成3,4-二氨基萘-1-磺酸鹽和4-氨基3-((4'-氨基-[1,1'-聯(lián)苯]-4-基)偶氮基)萘-1磺酸鹽;后者在[H]的進一步作用下,發(fā)生N＝N雙鍵的斷裂,轉化為3,4-二氨基萘-1-磺酸鹽和聯(lián)苯胺,萘環(huán)開環(huán)和C-S鍵斷鍵,分別生成4-氨基-3-((4'-氨基-[1,1'-聯(lián)苯]-4-基)偶氮基)-1-磺酸鹽和2-((4'-氨基-[1,1'-聯(lián)苯]-4-基)偶氮基)-1-萘胺.研究表明,鋁炭微電解法不能將剛果紅完全礦化.

關鍵詞：鋁炭微電解，剛果紅，脫色

印染廢水具有色度高、COD高、BOD低、生物毒性強等特點.據(jù)統(tǒng)計,全球每年大約要生產(chǎn)70×104t的染料,約有10%~20%的染料在生產(chǎn)和使用過程中被釋放到水體中,造成嚴重的污染,而其中50%~70%是偶氮染料.研究發(fā)現(xiàn),大多數(shù)偶氮染料及其降解產(chǎn)物具有高致癌性,而剛果紅是第一個人工合成的典型的雙偶氮染料,被廣泛應用于紡織、造紙和印染等工業(yè).

微電解是一種基于微電池的電化學反應原理,通過氧化還原、混凝、吸附、共沉淀和微電場附集等作用消減廢水中污染物的處理技術.微電解過程產(chǎn)生的新生態(tài)[H]具有很強的化學活性,能使廢水中有機物的發(fā)色基團和助色基團破裂而脫色,也能使大分子有機物分解為小分子有機物,提高廢水的可生化性.至今,研究及應用最多的是鐵炭微電解.然而,鐵炭微電解法處理廢水需在酸性條件下才能進行.對于強堿性廢水(如印染廢水),采用鐵炭微電解法處理需要調節(jié)pH,成本高昂.

為此,本研究通過構建鋁炭微電解體系,處理含偶氮染料剛果紅廢水,重點考察初始pH、鋁粉投加量、鋁炭質量比及溶解氧等對剛果紅脫色與COD去除效果的影響,以闡明鋁炭微電解對剛果紅脫色和COD去除的主要作用.同時,通過正交實驗確定鋁炭微電解處理剛果紅廢水的最佳工藝條件,并采用紫外掃描、離子色譜及LC-MS測定鋁炭微電解處理剛果紅廢水的產(chǎn)物,分析剛果紅的脫色歷程.以期為鋁炭微電解處理強堿性印染廢水技術提供基礎依據(jù).

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